《水溶液中的离子平衡思维导图》
中心主题：水溶液中的离子平衡
一级分支：核心概念
- 1.1 电离平衡：
- 1.1.1 定义： 电解质在水中溶解，达到电离速率与离子结合速率相等的状态。
- 1.1.2 电离方程式： 表示电离过程的化学方程式，注意可逆符号。
- 1.1.3 电离常数 (Ka, Kb)：
- 1.1.3.1 定义： 弱电解质电离程度的定量描述，温度一定时为常数。
- 1.1.3.2 表达式： Ka = [H+][A-]/[HA] (酸), Kb = [OH-][B+]/[BOH] (碱)
- 1.1.3.3 影响因素： 主要受温度影响，通常温度越高，电离常数越大。
- 1.1.3.4 应用： 比较酸碱的相对强弱，计算溶液中离子浓度。
- 1.1.4 电离度 (α)：
- 1.1.4.1 定义： 已电离的电解质分子数占总分子数的百分比。
- 1.1.4.2 影响因素： 浓度、温度等。浓度越小，电离度越大（稀释促进电离）。
- 1.2 水的电离平衡：
- 1.2.1 定义： 水分子之间发生的微弱电离过程：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻
- 1.2.2 离子积常数 (Kw)：
- 1.2.2.1 定义： Kw = [H⁺][OH⁻]
- 1.2.2.2 数值： 25℃时，Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴
- 1.2.2.3 影响因素： 主要受温度影响，温度升高，Kw 增大。
- 1.2.2.4 应用： 判断溶液的酸碱性，进行pH计算。
- 1.2.3 溶液酸碱性的表示方法：
- 1.2.3.1 pH： pH = -lg[H⁺]
- 1.2.3.2 pOH： pOH = -lg[OH⁻]
- 1.2.3.3 酸碱性判断： pH < 7 酸性，pH = 7 中性，pH > 7 碱性 (25℃)
- 1.3 盐类的水解：
- 1.3.1 定义： 盐中的离子与水电离产生的H⁺或OH⁻结合，生成弱电解质的反应。
- 1.3.2 水解方程式： 表示水解过程的化学方程式，注意可逆符号。
- 1.3.3 水解平衡常数 (Kh)：
- 1.3.3.1 定义： 盐类水解程度的定量描述，温度一定时为常数。
- 1.3.3.2 表达式： Kh = Kw / Ka (强碱弱酸盐), Kh = Kw / Kb (强酸弱碱盐)
- 1.3.3.3 影响因素： 浓度、温度等。浓度越小，水解程度越大；温度越高，水解程度越大。
- 1.3.4 水解规律：
- 1.3.4.1 有弱才水解： 只有弱酸根离子或弱碱阳离子才能发生水解。
- 1.3.4.2 谁强显谁性： 强碱弱酸盐水解显碱性，强酸弱碱盐水解显酸性，弱酸弱碱盐具体情况具体分析。
- 1.3.4.3 越弱越水解： 弱酸或弱碱的电离常数越小，水解程度越大。
- 1.3.5 水解的应用：
- 1.3.5.1 解释现象： 解释某些盐溶液的酸碱性，如Na₂CO₃溶液显碱性。
- 1.3.5.2 促进水解： 加热、稀释、加入能与水解产物反应的物质等。
- 1.3.5.3 抑制水解： 加入与水解产物相同的离子，如 NH₄Cl 溶液中加入少量 NH₄Cl 固体。
二级分支：影响因素
- 2.1 温度：
- 2.1.1 对电离平衡的影响： 通常升高温度，电离度增大，电离常数增大。
- 2.1.2 对水的电离平衡的影响： 升高温度，Kw增大，酸碱中性点发生偏移。
- 2.1.3 对盐类水解的影响： 升高温度，水解程度增大。
- 2.2 浓度：
- 2.2.1 对电离平衡的影响： 稀释促进弱电解质电离。
- 2.2.2 对盐类水解的影响： 稀释促进盐类水解。
- 2.3 其他离子：
- 2.3.1 同离子效应： 在弱电解质溶液中加入含有相同离子的可溶性盐，抑制弱电解质的电离。
- 2.3.2 盐效应： 在弱电解质溶液中加入不含相同离子的可溶性盐，促进弱电解质的电离（通常效果较小）。
- 2.4 酸碱性：
- 2.4.1 对电离平衡的影响： 酸抑制碱的电离，碱抑制酸的电离。
- 2.4.2 对盐类水解的影响： 酸抑制碱性盐的水解，碱抑制酸性盐的水解。
三级分支：应用
- 3.1 配制一定pH的溶液：
- 3.1.1 强酸/强碱溶液： 根据pH计算[H⁺]或[OH⁻]，然后计算所需强酸/强碱的量。
- 3.1.2 缓冲溶液： 由弱酸及其共轭碱（或弱碱及其共轭酸）组成的溶液，能抵抗少量酸或碱的加入而保持pH基本不变。
- 3.2 沉淀溶解平衡： （与离子平衡密切相关，虽然不是直接水溶液中的离子平衡，但原理相通）
- 3.2.1 溶度积常数 (Ksp)： 难溶电解质溶解程度的定量描述，温度一定时为常数。
- 3.2.2 影响因素： 温度、同离子效应、盐效应、pH等。
- 3.2.3 应用： 沉淀的生成、溶解、转化，分离和提纯。
- 3.3 离子浓度大小比较：
- 3.3.1 电荷守恒： 溶液中所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带负电荷总数。
- 3.3.2 物料守恒： 溶液中某一组分的原始浓度等于该组分在溶液中各种存在形式的浓度之和。
- 3.3.3 质子守恒： 溶液中酸失去质子的总数等于碱得到质子的总数。
- 3.4 滴定：
- 3.4.1 酸碱滴定： 利用酸碱中和反应进行定量分析。
- 3.4.2 终点判断： 指示剂的选择，pH突跃范围。
四级分支：解题技巧与注意事项
- 4.1 准确书写电离方程式和水解方程式，注意可逆符号。
- 4.2 灵活运用三大守恒关系（电荷守恒、物料守恒、质子守恒）。
- 4.3 注意溶液的酸碱性对离子平衡的影响，尤其是对弱电解质的电离和盐类水解的影响。
- 4.4 分析影响平衡移动的因素，运用勒夏特列原理进行判断。
- 4.5 区分同离子效应和盐效应。
- 4.6 掌握常用弱酸和弱碱的电离常数，以及常见盐的水解规律。
- 4.7 注意温度对平衡的影响，尤其是Kw的变化。
总结：
水溶液中的离子平衡是一个动态平衡，受到多种因素的影响。理解和掌握这些因素，能够准确判断离子浓度的大小关系，进行相关的计算和推断，解决实际问题。 涉及到的计算需要精确掌握公式及其变形运用，例如pH与氢离子浓度的换算。对于较为复杂的离子共存问题，通常需要结合多种方法综合分析。