2023屆高中化學(xué)人教版二輪專題復(fù)習(xí)第27講-電解質(zhì)溶液中的三大守恒（學(xué)案）

第27講-電解質(zhì)溶液中的三大守恒一、知識(shí)重構(gòu)1.電荷守恒（溶液呈電中性）（1）概念：陽離子所帶正電荷總量=陰離子所帶負(fù)電荷總量。（2）步驟：①找到所有的離子反應(yīng)②分別將陰、陽離子歸類③寫出電荷守恒等式例1：寫出0.1mol?①寫出電離和水解過程電離：CH3COONa=CH水解：②將陰、陽離子歸類，陰離子兩種：OH-和CH3COO-；陽離子兩種：③寫出電荷守恒等式：c2物料守恒（元素質(zhì)量守恒）（1）概念：電解質(zhì)溶液中，由于某些離子發(fā)生水解和電離，離子的存在形式發(fā)生了變化，但該離子含有的某種元素，在變化前后質(zhì)量是守恒的。例2：寫出0.1mol?L思考方法：物料守恒主要是針對(duì)溶質(zhì)，以醋酸鈉為例，在晶體中醋酸根離子和鈉離子的比例是1：1，進(jìn)入溶液中之后，醋酸根離子發(fā)生水解，部分醋酸根離子轉(zhuǎn)化為醋酸分子，但是，醋酸根離子和醋酸分子的總和保持不變，還是等于鈉離子的總數(shù)，這就是物料守恒。據(jù)此，可以寫出物料守恒等式：c(Na3質(zhì)子守恒（H+（1）概念：酸失去的質(zhì)子和堿得到的質(zhì)子數(shù)目相同。例3：寫出0.1mol?L思考方法：有兩種。方法一：基準(zhǔn)物質(zhì)法，基準(zhǔn)物質(zhì)就是可以得到質(zhì)子或者失去質(zhì)子的物質(zhì)，基準(zhǔn)物質(zhì)本身不出現(xiàn)在質(zhì)子守恒表達(dá)式中。兩種基準(zhǔn)物質(zhì)，CH3COO-和H2O，CH3COO-可以結(jié)合1個(gè)H+，形成CH3COOH。H2O可以結(jié)合1個(gè)H將得到質(zhì)子后形成的物質(zhì)放在一邊，失去質(zhì)子后形成的物質(zhì)放在另一邊，得到或者失去質(zhì)子的個(gè)數(shù)就是該粒子的系數(shù)。據(jù)此，寫出質(zhì)子守恒式：c(H方法二：先寫出電荷守恒和物料守恒式，再通過消元法，消去不參與質(zhì)子傳遞的離子，一般是強(qiáng)堿的陽離子和強(qiáng)酸的陰離子，可以得到質(zhì)子守恒式。二、重溫經(jīng)典例4.（2022年全國Ⅰ卷13題）．常溫下，一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某體系中，H+與A-離子不能穿過隔膜，未電離的HA設(shè)溶液中c總HAA．溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(B．溶液Ⅱ中的HA的電離度cC．溶液Ⅰ和Ⅱ中的cHAD．溶液Ⅰ和Ⅱ中的c總(HA)【答案】B【詳解】A．常溫下溶液I的，則溶液I中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，c(H+)＜c(OH-)＋c(A-)，A錯(cuò)誤；B．常溫下溶液II的，溶液中c(H+，Ka=c(H+)?c(A-)c(HA)=1.0×10-3，c總(HA)=c(HA)+c(A-)，則0.1C．根據(jù)題意，未電離的HA可自由穿過隔膜，故溶液I和II中的c(HA)相等，C錯(cuò)誤；D．常溫下溶液I的，溶液I中c(H+)=1×10-7mol/L，Ka=c(H+)?c(A-)c(HA)=1.0×10-3，c總(HA)=c(HA)+c(A-)，10-7[c總(HA)-c(HA)]c(HA)=1.0×10-3，溶液I中c總(HA)=(104+1)c(HA)，溶液II的，溶液II中c(H+，Ka=c(H+)?c(A-)c(HA)=1.0×10-3，c總(HA)=c(HA)+c(A-)，0.1[c總(HA)-c(HA)]c(HA)=1.0×10-3，溶液II中c答案選B。例5.（2022年海南新高考13題）NaClO溶液具有漂白能力，已知25℃時(shí)，Ka(HClO)=4.0×10-8。下列關(guān)于NaClOA．溶液中，c(ClO-)＜B．長期露置在空氣中，釋放Cl2，漂白能力減弱C．通入過量SO2，反應(yīng)的離子方程式為SO2+ClO-+H2D．25℃，的NaClO和HClO的混合溶液中，c(HClO)＞c(ClO-)=c(Na【答案】AD【詳解】A．由題意可知，次氯酸是弱酸，次氯酸根離子會(huì)在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)使溶液呈堿性，則次氯酸鈉溶液中次氯酸根離子濃度，故A正確；B．次氯酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，次氯酸鈉在溶液中發(fā)生水解反應(yīng)生成次氯酸和氫氧化鈉，溶液中次氯酸長期露置在空氣中遇光會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)生成鹽酸和氧氣，不可能釋放出氯氣，故B錯(cuò)誤；C．過量的二氧化硫與次氯酸鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氯化鈉，反應(yīng)的離子方程式為SO2+ClO?+H2O=Cl—+SO42-+2H+，故D．25℃，的次氯酸鈉和次氯酸的混合溶液呈中性，溶液中存在電荷守恒關(guān)系c(ClO—)+c(OH—)=c(H+)+c(Na+)，則溶液中c(ClO—)=c(Na+)，由次氯酸的電離常數(shù)可知，次氯酸根離子在溶液中水解常數(shù)為Kh=c(HClO)c(OH-)c(ClO-)=KwKa1=1.0×10-144.0×10-8＞故選AD。例6.（2021年山東新高考15題）賴氨酸[H3N+(CH2)4CH(NH2)COO-，用HR表示]是人體必需氨基酸，其鹽酸鹽(H3RCl2)在水溶液中存在如下平衡：H3R2+?H2R++H+?HR+2H+?R-+3H+。向一定濃度的H3RCl2溶液中滴加NaOH溶液，溶液中H3R2+、H2R+、HR和R-A.K2B.M點(diǎn)，c(Cl-)+c(OH-)+c(R-)=2c(H2R+)+c(Na+)+c(H+)C.O點(diǎn)，pH=-lgD.P點(diǎn)，c(Na+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)【答案】CD【分析】向H3RCl2溶液中滴加NaOH溶液，依次發(fā)生離子反應(yīng)：H3R2++OH-=H2R++H2O、H2R++OH-=HR+H2O、HR+OH-=R-【詳解】A．K2K1=10-9.110B．M點(diǎn)存在電荷守恒：cR-+cOH-+cClC．O點(diǎn)cH2R+=cR-，因此cH2D．P點(diǎn)溶質(zhì)為NaCl、HR、NaR，此時(shí)溶液呈堿性，因此cOH->cH+綜上所述，正確的是CD，故答案為CD。例7.（2014年江蘇新高考14題）25℃時(shí)，下列有關(guān)溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是A．3COONa與溶液等體積混合：c(Na+)＝c(Cl-)＞c(CH3COO-)B．4Cl與氨水等體積混合（pH＞7）：c(NH3·H2O)＞c(NH4+)＞c(Cl-)＞cC．2CO3與3溶液等體積混合：23c(Na+)＝c(CO32-)＋c(HCO3-D．Na2C2O2【答案】AC【解析】A中兩溶液混合恰好完全反應(yīng)生成NaCl和CH3COOH,CH3COOH不完全電離:CH3COOH?CH3COO-+H+,溶液呈酸性,所以有c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-),A正確;B中兩溶液混合呈堿性,說明NH3·H2O的電離程度大于NH4Cl的水解程度,所以溶液中c(NH4+)>c(NH3·H2O),B錯(cuò)誤;C中混合溶液中鈉原子與碳原子的物質(zhì)的量之比為3∶2,碳元素以CO32-、HCO3-和H2CO3的形式存在,所以有c(Na+)∶[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]=3∶2,C正確;D中混合溶液中的陽離子有Na+和H+,陰離子有C2O42-、HC2O4-、OH-和Cl-,由電荷守恒得:2c(C2O42-)+c(HC例8.（2022年6月浙江選考化學(xué)23題）25℃時(shí)，向20mL濃度均為0.1mol?L-1的鹽酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.1mol?L-1的NaOH溶液（醋酸的Ka=1.8×10-5；用0.1mol?L-1的NaOH溶液滴定20mL等濃度的鹽酸，滴定終點(diǎn)的A．恰好中和時(shí)，溶液呈堿性B．滴加NaOH溶液至的過程中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：H++OH-=HC．滴定過程中，c(Cl-)=c(CH3COO-)+D．pH=7時(shí)，c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-【答案】B【詳解】A．恰好中和時(shí)，生成氯化鈉溶液和醋酸鈉溶液，其中醋酸根離子會(huì)水解，溶液顯堿性，A正確；B．滴加NaOH溶液至pH=4.3的過程中，若只發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：H++OH-=H2O，則滴加NaOH溶液的體積為20mL，則根據(jù)電離常數(shù)，0.1mol?L-1的醋酸中，c(H+)≈c(CH3COO-)=Kac(CH3COOH)=0.05×1.8×10-5=3×10-3.5mol?L-1>1.0×10，故用氫氧化鈉滴定的過程中，醋酸也參加了反應(yīng)，則離子方程式為：HC．滴定前鹽酸和醋酸的濃度相同，故滴定過程中，根據(jù)物料守恒可知：cCl-=cD．向20mL濃度均為0.1mol?L-1的鹽酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.1mol?L-1的NaOH溶液，當(dāng)NaOH的體積為20ml時(shí)，溶液為氯化鈉和醋酸的混合溶液，顯酸性，需要再滴加適量的氫氧化鈉，當(dāng)加入的NaOH溶液的體積為30mL時(shí)，溶液為NaCl和等濃度的CH3COONa、CH3COOH，根據(jù)Ka=1.8×10-5＞Kh=KwKa故答案為：B。例9.（2022年河北新高考9題）某水樣中含一定濃度的CO32-、HCO3-和其他不與酸堿反應(yīng)的離子。取水樣，用mol?L-1的HCl溶液進(jìn)行滴定，溶液pH隨滴加HCl溶液體積V下列說法正確的是A．該水樣中c(CO3B．a(chǎn)點(diǎn)處c(H2CO3)+c(H+)=c(OHC．當(dāng)V時(shí)，溶液中c(HCO3-D．曲線上任意一點(diǎn)存在c(CO32-)+c(HCO3-)+【答案】C【分析】向碳酸根和碳酸氫根的混合溶液中加入鹽酸時(shí)，先后發(fā)生如下反應(yīng)CO32-+H+=HCO3-、HCO3-+H+=H2CO3，則滴定時(shí)溶液pH會(huì)發(fā)生兩次突躍，第一次突躍時(shí)碳酸根離子與鹽酸恰好反應(yīng)生成碳酸氫根離子，第二次突躍時(shí)碳酸氫根離子與鹽酸恰好反應(yīng)生成碳酸，由圖可知，滴定過程中溶液pH第一次發(fā)生突躍時(shí)，鹽酸溶液的體積為，由反應(yīng)方程式CO32-+H+【詳解】A．由分析可知，水樣中碳酸根離子的濃度為，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知，a點(diǎn)發(fā)生的反應(yīng)為碳酸根離子與氫離子恰好反應(yīng)生成碳酸氫根離子，可溶性碳酸氫鹽溶液中質(zhì)子守恒關(guān)系為c(H2CO3)+c(H+)=c(OH—)+c(CO32-)C．由分析可知，水樣中碳酸氫根離子的濃度為，當(dāng)鹽酸溶液體積V時(shí)，只發(fā)生反應(yīng)CO32-+H+=HCO3-D．由分析可知，水樣中碳酸根離子和碳酸氫根離子濃度之和為，由物料守恒可知，溶液中c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=0.03mol/L，滴定加入鹽酸會(huì)使溶液體積增大，則溶液中[c(CO32-)+c(HCO3-)+c故選C。例10.（2020年山東新高考15題）25℃時(shí)，某混合溶液中c(CH3COOH)+cCH3COO-=0.1mol?L-1，1gc(CH3COOH)、1gc(CH3COO-)、lgc(H+)和lgc(OH-A．O點(diǎn)時(shí)，cB．N點(diǎn)時(shí)，pH=-lgKC．該體系中，cD．pH由7到14的變化過程中，CH3【答案】BC【分析】根據(jù)圖象分析可知，隨著pH的升高，氫氧根離子和醋酸根離子濃度增大，氫離子和醋酸離子濃度減小，又pH=7的時(shí)候，氫氧根離子濃度等于氫離子濃度，故可推知，圖中各曲線代表的濃度分別是：曲線1為lgc(CH3COO-)隨pH的變化曲線，曲線2為lgc(H+)隨pH的變化曲線，曲線3為lgc(OH-)隨pH的變化曲線，曲線4為lgc(CH3COOH)隨pH的變化曲線，據(jù)此結(jié)合水溶液的平衡分析作答。【詳解】A.根據(jù)上述分析可知，O點(diǎn)為曲線2和曲線3的交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的pH=7，應(yīng)該得出的結(jié)論為：c(H+)=c(OH-)，故A錯(cuò)誤；B.N點(diǎn)為曲線1和曲線4的交點(diǎn)，lgc(CH3COO-)=lgc(CH3COOH)，即c(CH3COO-)=c(CH3COOH)，因Ka=cCH3COO-?cH+C.c(CH3COO-)+c(CH3，則c(CH3COO-c(CH3COOH)，又Ka=cCH3COO-?cH+cCH3COOH，聯(lián)立兩式消去c(CH3COO-D.醋酸根離子的水解平衡為：CH3COO-+H2O?CH3COOH+OH-，pH由7到14的變化過程中，堿性不斷增強(qiáng)，c(OH-)不斷增大，則使不利于醋酸根離子的水解平衡，會(huì)使其水解程度減小，故D錯(cuò)誤；答案選BC。例11.（2020年江蘇新高考14題）室溫下，將兩種濃度均為0.1mol?L-1A.NaHCO3-NaB.氨水-NH4Cl混合溶液（）：cC.CH3COOH-CH3COONaD.H2C2O4-NaHC2O4c【答案】AD【詳解】A.NaHCO3水溶液呈堿性，說明HCO3-的水解程度大于其電離程度，等濃度的NaHCO3和Na2CO3水解關(guān)系為：CO32-＞HCO3-，溶液中剩余微粒濃度關(guān)系為：cHCO3->cCO32-，CO32-和HCO3-B.該混合溶液中電荷守恒為：cNH4++cH+=cOH-+C.若不考慮溶液中相關(guān)微粒行為，則c(CH3COOH)=c(CH3COO-)=c(Na+)，該溶液呈酸性，說明CH3COOH電離程度大于CH3COONa水解程度，則溶液中微粒濃度關(guān)系為：c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)，故C錯(cuò)誤；D.該混合溶液中物料守恒為：2cNa+=cH2綜上所述，濃度關(guān)系正確的是：AD。三、模型建構(gòu)通常，這類題型會(huì)結(jié)合圖像，常見的圖像示例如下：題號(hào)圖像類型圖像分析方法2022年河北高考第9題滴定曲線找恰好反應(yīng)、或者按照特定比例反應(yīng)的點(diǎn)、起點(diǎn)、溶液呈中性的點(diǎn)等。分析溶液的組成，再去書寫三大守恒。2021年山東高考第15題分布系數(shù)-pH圖分析每一條曲線代表的粒子，找一些特殊的點(diǎn)，比方說共軛酸堿對(duì)分布系數(shù)相等的點(diǎn)。2020年山東高考第15題lgc-pH圖分析每一條曲線代表的粒子，找一些特殊的點(diǎn)，比方說交點(diǎn)，特別注意交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的pH，不同的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的pH一般都不相同。電荷守恒，關(guān)鍵是找全溶液中的離子，離子所帶的電荷是幾，在電荷守恒等式中該離子濃度的系數(shù)就是幾。物料守恒，推回到溶質(zhì)進(jìn)入水中之前的狀態(tài)，看陰陽離子的比例，進(jìn)入水中，無論電離、水解，這個(gè)恒定的比例都成立。質(zhì)子守恒，如果是單一溶質(zhì)的溶液，用溶質(zhì)和水做基準(zhǔn)物質(zhì)，分析得質(zhì)子之后的產(chǎn)物和失質(zhì)子之后的產(chǎn)物。很容