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title: 水溶液中的离子反应
description: "水溶液中的离子反应"
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## 电离与水解

### 电离平衡

1. 定义：弱电解质电离与结合的的速率相同，各粒子浓度不变；

2. **注意**：
   1. 电离过程吸热；

   2. 平衡时，转化率极小；

3. **影响因素**：自身性质；温度（$T$增大，平衡右移）、浓度（**越稀越电离，但是离子浓度降低**）

4. **比较依据**：$K_a$、$K_b$越大，越易电离，越显酸性、碱性。

### 盐类水解

1. **注意**：
   1. 水解吸热；

   2. 水解一般极微弱；

2. **影响因素**：自身因素、**体系温度T**、**溶液浓度c**；

3. **应用**：
   1. 加热$\ce{Na_2CO_3(aq)}$更容易去污；

   2. 储存、配置易水解的盐加酸；

   3. 可溶性铝/铁盐净水；

   4. 制取$\ce{TiO_2}$、$\ce{SnO}$、$\ce{SnO_2}$等过渡金属氧化物；

   5. 判断溶液酸碱性；

   6. 制备固盐、胶体；

   7. 判断离子是否共存。

## 盐类的酸碱性

1. 强酸弱碱盐不水解，呈中性；

2. 弱酸根离子水解产生$\ce{OH^-}$，弱碱阳离子水解产生$\ce{H^+}$，因此强酸弱碱盐呈酸性，弱酸强碱盐呈碱性；

3. 弱酸弱碱盐应当看两种离子水解的$K$，$K_ha$大呈碱性，$K_hb$大呈酸性，相近则中性；

4. 弱酸酸式盐的酸碱性应当比较$K_a$和$K_h$，$K_h$大于$K_a$，溶液呈碱性，反之呈酸性。

### 强弱酸的判断

1. 0.1mol/L的溶液中，$pH=1$的为强酸，$pH>1$的为弱酸；

2. 同t同c的两种酸与金属反映的速率或导电能力；

3. 钠盐的$pH$。

### 水溶液中的三大守恒

1. 电荷守恒：所有的阴离子和阳离子浓度和相等；

2. 物料守恒：不同形式的相同元素之和之比是化学式之比；

3. 质子守恒：水电离出的以不同形式存在的$H^+$和$OH^-$的量相等。

## pH

$pH=-lg c(\ce{H^+})$；

意义：

1. 常温下，pH=7为中性，pH<7为酸性，pH>7为碱性；

2. pH越小则越酸，越大则越碱。

### pH试纸

1. 操作：取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用**干燥清洁的玻璃板蘸取待测液于pH试纸上**，与标准比色卡对准读数；

2. 种类：
   1. 广泛$pH$试纸：测定范围为(1,14)或(1,10)，可识别的差距为1；

   2. 精密$pH$试纸：测定范围较窄，差距为0.2或0.3；

   3. 专用$pH$试纸：只适用于酸性/碱性/中性溶液；

   **其它检测$pH$的工具**：$pH$计/酸度计：精密测量$pH$，量程0-14.

3. 注意：
   1. pH试纸本身为黄色，酸红碱蓝；

   2. pH试纸不能润湿，否则会导致酸性溶液结果偏大，碱性溶液结果偏小；

   3. pH试纸不能测量有漂白性、脱水性的物质，如**氯气、次氯酸**（但是二氧化硫溶液可以用pH试纸测）。

### 酸碱指示剂

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## 沉淀溶解平衡

1. 定义：一定条件下，沉淀/结晶的速度相等时，形成饱和的电解质溶液达到的平衡；

2. 移动：一般升温会使平衡正移，但也有例外，例如${Ca(OH)_2}$。

**溶解度（s）**

1. 定义：一定温度（压强）下，某一物质在100g溶液里的质量（体积）；

2. **影响因素**：
   1. 溶质本身与溶剂、溶液的因素；

   2. 一般温度增大，固体的溶解度增加，气体减少；

   3. 一般压强增大，气体的溶解度增大。

### 溶解度大小的比较

1.  阴阳离子之比相同的物质，$Ksp$越大，溶解度越大；

2.  其他物质应当计算平衡时的浓度；

3.  复分解反应中，溶解性大的生成溶解性小的。

### 沉淀生成

1. 方法：
   1. 调节$pH$（**如$\ce{ Fe^{3+} }$可以通过通入$\ce{NH_3}$的方式沉淀**）；

   2. 加沉淀剂；

**元素示例**

- $\ce{Ba^{2+}, Pb^{2+}, Ca^{2+} }$ 用 $\ce{H_{2}SO_{4} }$ 沉淀。
- $\ce{ Ca^{2+}, Mg^{2+}, F^{-} }$ ($pH$不应过低，防止生成 $HF$）。
- $\ce{Cu^{2+}, Ag^{+}, Pb^{2+}, Co, Ni^{2+} }$ 用 $\ce{ S^{2-} }$ 沉淀。
- $\ce{Ca^{2+}, Ba^{2+}, Fe^{3+}, Al^{3+} , Ca^{2+} }$ (与 $\ce{Ca^{2+}, Ba^{2+} }$ 形成沉淀，与 $\ce{ Fe^{3+}, Al^{3+} }$ 成氢氧化物)。
- $\ce{Ca^{2+}, Co^{2+}, Ni^{2+} }$ 可溶性草酸盐。

2. 应用：无机物的制备和提纯、废水处理等；

### 沉淀溶解

1. 原理：对于难溶的电解质，如果能设法不断移取生成物，使平衡向右移动，则可以使沉淀溶解；

2. 方法：
   1. 酸/碱溶解法
      $\ce{V_{2}O_{5} }$可以被酸溶解，生成$\ce{VO_{2}^+ }$，也可以溶于强碱
      $\ce{Cr_{2}O_{3} }$、$\ce{Cr(OH)_{3} }$有两性，遇碱生成$\ce{[Cr(OH)_4]^-}$，遇酸生成$\ce{Cr^3+}$
   2. 盐溶解法；

   3. 生成配合物法
      氨水溶解氢氧化铜：
      $$\mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_2 + 4\mathrm{NH}_3 \cdot \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow [\mathrm{Cu}(\mathrm{NH}_3)_4]^{2+} + 2\mathrm{OH}^- + 4\mathrm{H}_2\mathrm{O}$$

   4. 氧化还原法（酸浸不活泼金属时会加入双氧水促进溶解）
      $$\mathrm{Cu} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 \rightarrow \mathrm{CuSO}_4 + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}$$

### 沉淀转化

1. 条件：一般溶解性大的转化为溶解性小的，但有时可以逆向转化；

2. 应用：
   1. 水垢；

   2. 化工流程中金属提取。