年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)研習(xí)課件水溶液中的離子平衡

第4講水溶液中的離子平衡

[例1]已知：①25℃時，弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)：Ka(CH3COOH)＝1.8×10－5，Ka(HSCN)＝0.13；難溶電解質(zhì)的密度積常數(shù)：Ksp(CaF2)＝1.5×10－10。②25℃時，2.0×10－3

mol·L－1氫氟酸水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH(忽略體積變化)，得到c(HF)、c(F－)與溶液pH的變化關(guān)系，如下圖所示：請根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)25℃時，將20mL0.10mol·L－1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L－1HSCN溶液分別與20mL0.10mol·L－1NaHCO3溶液混合，實(shí)驗(yàn)測得產(chǎn)生的氣體體積(V)隨時間(t)變化的示意圖為：反應(yīng)初始階段，兩種溶液產(chǎn)生CO2氣體的速率存在明顯差異的原因是_________________________________________________，反應(yīng)結(jié)束后所得兩溶液中，c(CH3COO－)________c(SCN－)(填“>”、“<”或“＝”)。(2)25℃時，HF電離平衡常數(shù)的數(shù)值Ka≈________，列式并說明得出該平衡常數(shù)的理由_______________________________________________________________________________________。(3)4.0×10－3

mol·L－1HF溶液與4.0×10－4

mol·L－1CaCl2溶液等體積混合，調(diào)節(jié)混合液pH為4.0(忽略調(diào)節(jié)時混合液體積的變化)，通過列式計算說明是否有沉淀產(chǎn)生。[解析]

(1)由已知①可知Ka(HSCN)>Ka(CH3COOH)，即等濃度的兩種酸中，HSCN溶液中c(H＋)較大，故與NaHCO3溶液反應(yīng)時速率較大。CH3COOH酸性較弱，則CH3COO－水解程度較大，故等濃度的CH3COONa和NaSCN溶液中c(CH3COO－)<c(SCN－)。1．弱電解質(zhì)的電離平衡的分析方法(1)對于弱電解質(zhì)的電離平衡，應(yīng)該像分析化學(xué)平衡一樣，認(rèn)真把握電離平衡的五個特征，運(yùn)用勒夏特列原理。(2)重點(diǎn)分析當(dāng)改變?nèi)芤褐心骋浑x子的濃度后，平衡向哪個方向移動，特別注意的是向弱電解質(zhì)溶液中加酸或堿：①牢記加強(qiáng)酸抑制弱酸的電離，加強(qiáng)堿抑制弱堿的電離，但是加入的物質(zhì)的離子濃度會增大；②加入酸或堿后如果能發(fā)生中和反應(yīng)，被中和的離子的濃度會減小。2．證明CH3COOH是弱電解質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法或事實(shí)(1)在相同條件下取同濃度的HCl和CH3COOH，進(jìn)行溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，鹽酸的導(dǎo)電性強(qiáng)。(2)測定0.1mol/LCH3COOH的pH，pH>1。(3)相同濃度的HCl和CH3COOH分別與相同大小顆粒的鋅粒反應(yīng)比較反應(yīng)速率。

(4)相同pH，相同體積的HCl和CH3COOH與足量的鋅粒反應(yīng)，CH3COOH產(chǎn)生的氫氣多。(5)取相同pH的HCl和CH3COOH，稀釋100倍，pH變化小的是CH3COOH。(6)測定CH3COONa的水溶液應(yīng)呈堿性。1．已知溫度T時水的離子積常數(shù)為Kw，該溫度下，將濃度為a

mol·L－1的一元酸HA與b

mol·L－1的一元堿BOH等體積混合，可判定該溶液呈中性的依據(jù)是(

)A．a(chǎn)＝bB．混合溶液的pH＝7D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)[例2]

25℃時，有c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.1mol·L－1的一組醋酸、醋酸鈉混合溶液，溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO－)與pH的關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)溶液中離子濃度關(guān)系的敘述正確的是()A．pH＝5.5的溶液中：c(CH3COOH)>c(CH3COO－)>c(H＋)>c(OH－)B．W點(diǎn)所表示的溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COOH)＋c(OH－)C．pH＝3.5的溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)＋c(CH3COOH)＝0.1mol·L－1D．向W點(diǎn)所表示的1.0L溶液中通入0.05molHCl氣體(溶液體積變化可忽略)：c(H＋)＝c(CH3COOH)＋c(OH－)[解析]

由圖像可知，在W點(diǎn)時，pH＝4.75，溶液中c(CH3COO－)＝c(CH3COOH)＝0.050mol·L－1，并且隨pH的減小，溶液酸性增強(qiáng)，pH<4.75時，c(CH3COOH)>c(CH3COO－)，pH>4.75時，c(CH3COOH)<c(CH3COO－)，故A錯誤。據(jù)電荷守恒得，溶液中c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，W點(diǎn)時，c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)，故B正確。C項(xiàng)中，由前面的電荷守恒推知c(Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)＝c(CH3COO－)，又因c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝0.1mol·L－1，故C正確。D項(xiàng)中，W點(diǎn)所表示的溶液中有0.050mol的CH3COOH和0.050mol的CH3COO－，通入0.05molHCl氣體后發(fā)生反應(yīng)CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，得到的是CH3COOH和NaCl的混合溶液，此時的溶液中，由質(zhì)子守恒得c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，D錯。[答案]

BC1．影響鹽類水解的因素(1)內(nèi)因：有弱就水解，無弱不水解，誰弱誰水解，越弱越水解；2．比較溶液中離子濃度大小的方法(1)牢記兩個“較小”①弱電解質(zhì)一般電離程度較小0．1mol·L－1的CH3COOH溶液中

c(H＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)；c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)②弱根離子一般水解程度較小，且多元弱酸根以第一步水解為主：如Na2CO3溶液CO＋H2OHCO＋OH－HCO＋H2OH2CO3＋OH－所以c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)。(2)抓住三個守恒①電荷守恒規(guī)律②物料守恒規(guī)律電解質(zhì)溶液中，由于某些離子能水解或電離，離子種類增多，但某些關(guān)鍵性的原子總是守恒的。c(Na＋)＝2[c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)]③質(zhì)子守恒規(guī)律即H2O電離的氫離子和氫氧根離子濃度相等。在Na2CO3溶液中水電離出OH－和H＋，其中H＋以H＋、HCO、H2CO3三種形式存在于溶液中，則有c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)[特別提醒]由上述電荷守恒式減去物料守恒式也可求出質(zhì)子守恒式。2．(雙選)對于常溫下pH為2的鹽酸，敘述正確的是(

)A．c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)B．與等體積pH＝12的氨水混合后所得溶液顯酸性C．由H2O電離出的c(H＋)＝1.0×10－12

mol·L－1D．與等體積0.01mol·L－1乙酸鈉溶液混合后所得溶液中：c(Cl－)＝c(CH3COO－)解析：結(jié)合守恒思想(電荷守恒、原子守恒)分析、解決相關(guān)問題。鹽酸中HCl電離出H＋和Cl－，H2O電離出H＋和OH－，根據(jù)電荷守恒有c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，A項(xiàng)正確。pH＝12的氨水中c(OH－)＝10－2

mol·L－1，氨水部分電離，氨水與鹽酸等體積混合，氨水剩余，所得溶液顯堿性，B項(xiàng)錯誤。pH為2的鹽酸中，c(OH－)＝1.0×10－12

mol·L－1，而OH－全部由水電離產(chǎn)生，故H2O電離產(chǎn)生的c(H＋)＝1.0×10－12

mol·L－1，C項(xiàng)正確。pH為2的鹽酸與0.01mol·L－1乙酸鈉溶液等體積混合，恰好發(fā)生反應(yīng)：CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，生成的CH3COOH部分電離，則有c(Cl－)>c(CH3COO－)，D項(xiàng)錯誤。答案：AC[例3]

(2011年高考浙江卷)海水中含有豐富的鎂資源。某同學(xué)設(shè)計了從模擬海水中制備MgO的實(shí)驗(yàn)方案：注：溶液中某種離子的濃度小于1.0×10－5

mol·L－1，可認(rèn)為該離子不存在；實(shí)驗(yàn)過程中，假設(shè)溶液體積不變。Ksp，CaCO3＝4.96×10－9Ksp，MgCO3＝6.82×10－6Ksp，Ca(OH)2＝4.68×10－6Ksp，Mg(OH)2＝5.61×10－12下列說法正確的是(

)A．沉淀物X為CaCO3B．濾液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋C．濾液N中存在Mg2＋、Ca2＋D．步驟②中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀物Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物[解析]

由于HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O反應(yīng)存在，且Ksp，CaCO3＝4.96×10－9，可求得c(CO)·c(Ca2＋)＝1.0×10－3

mol·L－1×1.1×10－2

mol·L－1＞Ksp，CaCO3，因此X為CaCO3，A正確；Ca2＋反應(yīng)完后剩余濃度大于1.0×10－5

mol·L－1，則M中存在Mg2＋、Ca2＋，B不正確；pH＝11.0時可求得c(OH－)＝10－3

mol·L－1，Ksp，Mg(OH)2＝5.61×10－12，c(Mg2＋)＝＜1.0×10－5，因此N中只存在Ca2＋不存在Mg2＋，C不正確；加入4.2gNaOH固體時沉淀物應(yīng)是Mg(OH)2，D錯誤。[答案]

A1．影響難、微溶電解質(zhì)溶解度的因素(1)溫度：一般情況下，難、微溶電解質(zhì)的溶解大多是吸熱的，升高溫度，溶解度增大。(2)同離子效應(yīng)：在難、微溶電解質(zhì)達(dá)到溶解平衡的溶液中，加入與上述電解質(zhì)某種離子相同的強(qiáng)電解質(zhì)時，相當(dāng)于增大了溶解平衡中產(chǎn)物的濃度，平衡左移，溶解度減小，但Ksp

不變。2．電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡及影響因素A．含有大量SO的溶液中肯定不存在Ag＋B．Ag2SO4的溶度積常數(shù)(Ksp)為1×10－3C．0.02mol/L的AgNO3溶液與0.2mol/L的Na2SO4溶液等體積混合不會生成沉淀D．a(chǎn)點(diǎn)可能為Ag2SO4的飽和溶液3．某溫度時，Ag2SO4在水中沉淀溶解平衡曲線如圖所示。該溫度下，下列說法正確的是(

)解析：Ag2SO4在水溶液中存在如下平衡：Ag2SO4(s)2Ag＋(aq)＋SO(aq)，含有大量SO的溶液中仍可存在Ag＋，故A項(xiàng)不正確；曲線上的b點(diǎn)代表溶解平衡點(diǎn)，此點(diǎn)時c(Ag＋)＝2×10－2mol/L，c(SO)＝5×10－2mol/L，根據(jù)Ksp＝c2(Ag＋)·c(SO)＝(2×10－2)2×5×10－2＝2×10－5，故B項(xiàng)不正確；(0.01)2×0.1＝1×10－5<Ksp，不會生成Ag2SO4沉淀，故C項(xiàng)正確；a點(diǎn)處(2×10－2)2×1×10－2＝4×10－6<Ksp，溶液未達(dá)到飽和，故D項(xiàng)不正確。答案：C1．錯誤認(rèn)為溶于水能導(dǎo)電的物質(zhì)一定是電解質(zhì)，如NH3、CO2溶于水能導(dǎo)電，但它們是非電解質(zhì)。2．將溶解性與電離程度混淆。易溶于水的電解質(zhì)不一定是強(qiáng)電解質(zhì)，如HF、CH3COOH屬于弱電解質(zhì)。難溶于水的電解質(zhì)不一定是弱電解質(zhì)，如CaCO3、BaSO4屬于強(qiáng)電解質(zhì)。3．不注意電離條件，一種電解質(zhì)在水溶液中和熔融狀態(tài)下，電離情況可能不同，如：AlCl3溶于水電離，而熔融時不電離；NaHSO4溶于水NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，熔融時NaHSO4===Na＋＋HSO。4．錯誤認(rèn)為強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力一定比弱電解質(zhì)強(qiáng)，如較濃醋酸的導(dǎo)電能力可比稀鹽酸強(qiáng)。CaCO3雖為強(qiáng)電解質(zhì)，但溶于水所得溶液濃度非常小，導(dǎo)電能力極差。5．將溶解平衡誤認(rèn)為電離平衡。如BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)是溶解平衡，而不是電離平衡，因?yàn)锽aSO4是強(qiáng)電解質(zhì)，不存在電離平衡。6．不注意一些特例。電解質(zhì)在用水稀釋的過程中，電離出的離子濃度并非一直在減小，如冰醋酸隨著加水量的增大，離子濃度先增大后減小。7．分不清酸式鹽的水解和電離：如把NaHS的水解寫成電離:HS－＋H2OH3O＋＋S2－正確應(yīng)為:HS－＋H2OH2S＋OH－判斷正誤：(正確的打“√”號，錯誤的打“×”號)1．(2012年銀川模擬)相同溫度下，0.2mol/L的醋酸溶液與0.1mol/L的醋酸溶液中c(H＋)之比小于2∶1。(√)2．(2012年泰安質(zhì)檢)25℃，某物質(zhì)的溶液pH<7，則該物質(zhì)一定是酸或強(qiáng)酸弱堿鹽。(×)3．已知一定溫度下，醋酸溶液的物質(zhì)的量濃度為c，電離度為α，Ka＝。若加入少量CH3COONa固體，則電離平衡CH3COOHCH3COO－＋H＋向左移動，α減小，Ka變小。(×)4．制備AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能用直接蒸干的方法。(√)5．已知：25℃時，CaCO3的Ksp＝4.96×10－9，Mg(OH)2的Ksp＝5.61×10－12。CaCO3和Mg(OH)2的飽和溶液中c(Ca2＋)>c(Mg2＋)。(×)6．已知：25℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。在Mg(OH)2懸濁液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2也可能轉(zhuǎn)化為MgF2。(√)【案例1】下列敘述正確的是(

)A．將稀氨水逐滴加入稀硫酸中，當(dāng)溶液pH＝7時，c(SO)>c(NH)B．兩種醋酸溶液的物質(zhì)的量濃度分別為c1和c2，pH分別為a和a＋1，則c1＝10c2C．pH＝11的NaOH溶液與pH＝3的醋酸溶液等體積混合，滴入石蕊溶液呈紅色D．向0.1mol/L的氨水中加入少量硫酸銨固體，則溶液中增大【易錯剖析】本題易錯選A或B。錯選A的原因是受NH4Cl溶液中NH水解c(Cl－)>c(NH)的影響。錯選B的原因是忽視稀釋對醋酸電離的影響，醋酸稀釋時電離程度增大，因此稀釋10倍后，稀釋后溶液中c(H＋)比稀釋前溶液中c(H＋)的略大。【規(guī)范解答】將稀氨水逐滴加入稀硫酸中，當(dāng)溶液pH＝7時，溶液中c(H＋)＝c(OH－)，根據(jù)電荷守恒，2c(SO)＝c(NH)，即c(SO)<c