高二化学知识点整理2：电解质基础 | 简略解析

$\mathrm{H_2O\rightleftharpoons H^++OH^-}$；$\Delta H>0$；吸热过程。

升温、减少 $\mathrm{H^+}$ 或 $\mathrm{OH^-}$：促进电离；降温、增加 $\mathrm{H^+}$ 或 $\mathrm{OH^-}$：抑制电离。

$\mathrm{pH}=-\lg[\mathrm{H^+}]$；$\mathrm{pOH}=-\lg[\mathrm{OH^-}]$；$[\mathrm{H^+}]=10^{-\mathrm{pH}}$；$[\mathrm{OH^-}]=10^{-\mathrm{pOH}}$（浓度用 $\mathrm{mol\,L^{-1}}$）。

$K_w=[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}]$；25℃ 时 $K_w=10^{-14}$，$\mathrm{pH+pOH}=14$；一般温度下 $\mathrm{pH+pOH}=\mathrm pK_w$。

中性：$[\mathrm{H^+}]=[\mathrm{OH^-}]$、$\mathrm{pH=pOH}$；酸性：$[\mathrm{H^+}]>[\mathrm{OH^-}]$、$\mathrm{pH<pOH}$；碱性：$[\mathrm{H^+}]<[\mathrm{OH^-}]$、$\mathrm{pH>pOH}$。

$[\mathrm{H^+}]_w=[\mathrm{OH^-}]_w$。酸溶液：$[\mathrm{H^+}]=10^{-a}$，$[\mathrm{OH^-}]=10^{a-14}$，水产生的两者均为 $10^{a-14}$。碱溶液：$[\mathrm{H^+}]=10^{-b}$，$[\mathrm{OH^-}]=10^{b-14}$，水产生的两者均为 $10^{-b}$。此处限由酸、碱本身提供酸碱性的体系，不直接用于水解显酸碱性的盐。

酸过量：酸性；碱过量：碱性；酸、碱提供的 $\mathrm{H^+}$、$\mathrm{OH^-}$ 恰好等量：中性。

强电解质完全电离；弱电解质部分电离；多元弱酸分步电离；多元弱碱通常视同一步电离。

$\mathrm{HCl\rightarrow H^++Cl^-}$；$\mathrm{Ca(OH)_2\rightarrow Ca^{2+}+2OH^-}$；$\mathrm{HCOOH\rightleftharpoons H^++HCOO^-}$。

$\mathrm{H_2SO_3\rightleftharpoons H^++HSO_3^-}$，$\mathrm{HSO_3^-\rightleftharpoons H^++SO_3^{2-}}$；$\mathrm{NaHSO_3\rightarrow Na^++HSO_3^-}$，其 $\mathrm{HSO_3^-}$ 再部分电离；$\mathrm{Fe(OH)_3\rightleftharpoons Fe^{3+}+3OH^-}$。

甲基橙：pH 3.1–4.4，红→橙→黄；甲基红：4.4–6.2，红→橙→黄；石蕊：5.0–8.0，红→紫→蓝；酚酞：8.2–10.0，无色→浅红→红。

广泛试纸：通常读整数；精密试纸：常见约 0.1–0.5 个 pH 单位，以标尺为准；pH 计：常见读至 0.01，以仪器规格为准。

电离产生的离子与未电离的分子共存；$\alpha=\dfrac{n_{\mathrm{ionized}}}{n_{\mathrm{initial}}}\times100\%$。

$\mathrm{CH_3COOH\rightleftharpoons H^++CH_3COO^-}$；教材通常按 $\Delta H>0$；$K_a=\dfrac{[\mathrm{H^+}][\mathrm{CH_3COO^-}]}{[\mathrm{CH_3COOH}]}$。

$\mathrm{NH_3\cdot H_2O\rightleftharpoons NH_4^++OH^-}$；教材通常按 $\Delta H>0$；$K_b=\dfrac{[\mathrm{NH_4^+}][\mathrm{OH^-}]}{[\mathrm{NH_3\cdot H_2O}]}$。

$K_a$ 越大，释出 $\mathrm{H^+}$ 能力越强，阴离子结合 $\mathrm{H^+}$ 能力越弱；$K_b$ 越大，释出 $\mathrm{OH^-}$ 能力越强，阳离子结合 $\mathrm{OH^-}$ 能力越弱。

升温、减少生成离子（或加水稀释）：促进电离；降温、增加相同生成离子：抑制电离。

$\dfrac{[\mathrm{CH_3COO^-}]}{[\mathrm{CH_3COOH}]}=\dfrac{K_a}{[\mathrm{H^+}]}$；$\dfrac{[\mathrm{CH_3COO^-}]}{K_a}=\dfrac{[\mathrm{CH_3COOH}]}{[\mathrm{H^+}]}$；$\dfrac{[\mathrm{CH_3COO^-}]}{[\mathrm{CH_3COOH}][\mathrm{OH^-}]}=\dfrac{K_a}{K_w}$。

忽略水电离：$K_a=\dfrac{[\mathrm{H^+}]^2}{c-[\mathrm{H^+}]}$；电离很弱时约为 $[\mathrm{H^+}]^2/c$。

正电荷总数等于负电荷总数；$[\mathrm{NH_4^+}]+[\mathrm{H^+}]=[\mathrm{Cl^-}]+[\mathrm{OH^-}]$。

即元素（原子）守恒；$[\mathrm{NH_4^+}]+[\mathrm{NH_3\cdot H_2O}]=[\mathrm{Cl^-}]$。

$[\mathrm{H^+}]=[\mathrm{OH^-}]+[\mathrm{NH_3\cdot H_2O}]$。

令 $C_T=[\mathrm{H_2CO_3}]+[\mathrm{HCO_3^-}]+[\mathrm{CO_3^{2-}}]$，则各形态分布系数依次为 $[\mathrm{H_2CO_3}]/C_T$、$[\mathrm{HCO_3^-}]/C_T$、$[\mathrm{CO_3^{2-}}]/C_T$，三者之和为 1。

$\delta(\mathrm{H_2CO_3})=\delta(\mathrm{HCO_3^-})$ 时，两者浓度相等，$[\mathrm{H^+}]=K_{a1}$，$\mathrm{pH=p}K_{a1}$（示意图约 6）；$\delta(\mathrm{HCO_3^-})=\delta(\mathrm{CO_3^{2-}})$ 时，两者浓度相等，$[\mathrm{H^+}]=K_{a2}$，$\mathrm{pH=p}K_{a2}$（示意图约 10）。

盐的离子与水电离产生的 $\mathrm{H^+}$ 或 $\mathrm{OH^-}$ 结合形成弱酸或弱碱；使水的电离平衡向右移动，促进水的电离。

对应弱酸或弱碱越弱，$K_a$ 或 $K_b$ 越小，水解倾向越大，等浓度下溶液的碱性或酸性越强。

$\mathrm{CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HCO_3^-+OH^-}$；$\mathrm{HCO_3^-+H_2O\rightleftharpoons H_2CO_3+OH^-}$。$\mathrm{S^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HS^-+OH^-}$；$\mathrm{HS^-+H_2O\rightleftharpoons H_2S+OH^-}$。

$\mathrm{Fe^{3+}+3H_2O\rightleftharpoons Fe(OH)_3+3H^+}$；$\mathrm{Mg^{2+}+2H_2O\rightleftharpoons Mg(OH)_2+2H^+}$。

水解是中和反应的逆反应，通常按吸热处理。升温、减少水解产物（加水稀释也可）：促进水解；降温、增加水解产物：抑制水解。

强酸强碱盐：不水解、中性；强酸弱碱盐：阳离子水解、酸性；强碱弱酸盐：阴离子水解、碱性；弱酸弱碱盐：阴、阳离子均水解，酸碱性由两者水解强弱决定。

$K_h(\mathrm{CO_3^{2-}})=K_w/K_{a2}(\mathrm{H_2CO_3})$；$K_h(\mathrm{HCO_3^-})=K_w/K_{a1}(\mathrm{H_2CO_3})$；$K_h(\mathrm{NH_4^+})=K_w/K_b(\mathrm{NH_3\cdot H_2O})$；$K_h(\mathrm{S^{2-}})=K_w/K_{a2}(\mathrm{H_2S})$。

向沸水中滴加少量饱和氯化铁溶液，继续加热至红褐色即停止：$\mathrm{FeCl_3+3H_2O\xrightarrow{\Delta}Fe(OH)_3+3HCl}$，其中氢氧化铁为胶体。

加入少量铁粉；在 HCl 保护下浓缩至液面出现晶膜（少量晶体）时停止加热，再趁热过滤除铁、冷却结晶。

先溶于少量较浓盐酸，再加水稀释；制无水盐时，在干燥 HCl 气氛或气流中加热 $\mathrm{FeCl_3\cdot6H_2O}$。

$\mathrm{CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons HCO_3^-+OH^-}$；$\mathrm{SiO_2+2OH^-\rightarrow SiO_3^{2-}+H_2O}$。碱性溶液侵蚀磨口玻璃，生成硅酸盐会使玻璃塞黏结。

$\mathrm{Al^{3+}+3HCO_3^-\rightarrow Al(OH)_3\downarrow+3CO_2\uparrow}$；$\mathrm{2NH_4^++CO_3^{2-}+H_2O\rightleftharpoons2NH_3\cdot H_2O+H_2CO_3}$，并可分解为 $\mathrm{(NH_4)_2CO_3\rightarrow2NH_3\uparrow+CO_2\uparrow+H_2O}$。

氧化物、氢氧化物、碳酸盐（或碱式碳酸盐）。

利用 $K_a$、$K_b$ 求 $K_h$，比较电离程度与水解程度，再结合电荷、物料、质子守恒和溶液酸碱性判断。

在室温附近，每 $100\,\mathrm g$ 水中溶解质量小于 $0.01\,\mathrm g$。

溶解与沉淀两个过程的速率相等时形成的动态平衡。

$K_{sp}$；给定物质、溶剂时主要随温度改变，不因离子浓度改变；反映溶解能力、形成沉淀的难易。同类型物质可直接比较 $K_{sp}$，不同类型须计算溶解度。

$Q<K_{sp}$：不饱和，有固体则继续溶解；$Q=K_{sp}$：饱和，固液共存时处于平衡；$Q>K_{sp}$：过饱和，生成沉淀。

两项均为 $\mathrm{AgCl>AgBr>AgI}$。

按本题常用近似（忽略水自身电离）：$s=(2.2\times10^{-20}/4)^{1/3}=1.77\times10^{-7}\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$，故 $[\mathrm{Cu^{2+}}]=s$；质量溶解度约 $1.73\times10^{-6}\,\mathrm g/100\,\mathrm g$ 水。

按本题常用近似（忽略硫离子水解）：$s=(6.3\times10^{-50}/4)^{1/3}=2.51\times10^{-17}\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$；$[\mathrm{Ag^+}]=2s=5.01\times10^{-17}\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$；质量溶解度约 $6.22\times10^{-16}\,\mathrm g/100\,\mathrm g$ 水。

残留离子浓度通常 $\leq1.0\times10^{-5}\,\mathrm{mol\,L^{-1}}$。

与酸反应、发生氧化还原反应、生成配位化合物；消耗溶解产生的离子，使平衡向溶解方向移动。