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水溶液中的离子平衡专题复习2010


水溶液中的离子平衡《海淀指导》p49-56 一、电解质及其电离

1.电解质与非电解质(化合物范畴)
2.强电解质与弱电解质 3.弱电解质——弱酸、弱碱的电离平衡 (1)电离平衡常数 Ka(弱酸)Kb(弱碱)只是温度的常数。 △H>0,吸热反应,温度升高,K增大,正向移动。 (2)电离度(相当化学平衡的转化率) 一定温度下,弱电解质的c浓度越

小,电离度α越 大。稀释促进弱电解质的电离。

二.水的电离与溶液的pH简单计算

1.水的电离:
2H2O H3O++ OH-

常温下,Kw= 1×10-14, 温度升高,Kw增大。

针对练习:

1. 100℃时,KW=1×10-12,pH=6,呈中性。
此时,0.1mol/LHCl的pH=? 0.1mol/LNaOH溶液的pH=?

2. 酸碱盐溶液中pH的简单计算

计算依据:
(1)酸、碱、盐的稀溶液,一定温度下,Kw为常数

Kw= c(H+)· c(OH-)= 1×10-14 。c(H+)或c(OH-)来源于 水或外加的酸或碱。
(2)pH=- lgc(H+) (3)稀溶液混合的过程即是稀释过程,总体积近 似等于各体积之和,V(总)=V1+V2

针对练习
1. 将pH=1的盐酸平均分成2份,1份加适量水,另1 份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶 液后,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体 积比为 A.9 B.10 C.11 D.12
2(05江苏)在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中, 逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液 中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后 溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积 之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是 A 1∶9 B 1∶1 C 1∶2 D 1∶4

3.室温下,将pH=5的硫酸溶液稀释500倍,则稀释后 溶液中c(SO42-)与c(H+)之比约为 A. 1∶1 B. 1∶2 C. 1∶10 D. 10∶1 4. 常温下,pH=9的KOH溶液和pH=12的NaOH溶 液等体积混合,所得溶液的c(H+)约为 A.
(10-9 ? 10-12 ) 2

mol· -1 L

B. (10-9 + 10-12) mol· -1 L

C. 2×10-9 mol· -1 L

D. 2×10-12 mol· -1 L

3. 酸碱中和滴定原理与简单计算
(1)计算依据:一元酸碱, c1V1=c2V2 (2)酸碱指示剂: 石蕊 5.0~8.0 红~紫~蓝 酚酞 8.2~10.0 无色~浅红~红色 甲基橙 3.1~4.4 红色~橙色~黄色

其它氧化还原滴定指示剂: MnO4-~Mn2+, 紫红色褪为无色 I2、淀粉~I-,蓝色褪为无色

中和滴定计算

(1)注意读数精确到±0.01mL 如20.00mL.
(2)滴定管的使用及简单误差分析 中和滴定突变曲线:

错误!

正确!!

中和滴定曲线
PH 12 10 8 6 4 2 0 10 20 30 40 V(NaOH)mL 甲基橙 酚酞

颜色突 变范围

针对练习: 08全国二.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围 如下甲基橙:3.1~4.4 石蕊:5.0~8.0 酚酞:8.2~10.0 用0.1000mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶 液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是 A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂 C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂

4. 溶液稀释后平衡的移动与pH变化

基本思路:
(1)强酸或强碱稀释后,只是物理变化,体积增大 浓度减小。 强酸,体积增大10倍,pH改变1个单位,如pH=1的 硫酸,稀释10倍pH为2,稀释100倍,pH为3。

思考:pH=5的硫酸,稀释1000倍,pH是否为8?
(2)弱酸、弱碱存在电离平衡,稀释时平衡正向移 动,因此pH变化小! (3)盐类存在水解平衡时,稀释时pH变化小!

针对训练
1(10重庆)pH=2的两种一元酸x和y,体积均为100ml, 稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。分别滴加 NaOH溶液(c =0.1mol/L)至pH=7,消耗NaOH 溶液体积为Vx,Vy,则 A.x为弱酸,Vx<Vy B. x为强酸,Vx> Vy C.y为弱酸,Vx<Vy D. y为强酸,Vx>Vy

针对练习 2.常温下,pH=10的X、Y两种 碱溶液各1mL,分别稀释至100mL 其pH与溶液体积(V)的关系如 右图所示,下列说法正确的是
A.X、Y两种碱溶液中溶质的物质的量浓度 一定相等 B.稀释后,X溶液的碱性比Y溶液的碱性强 C.若8<a<10,则X、Y都是弱碱 D.分别完全中和上述X、Y两溶液时,消耗 同浓度盐酸的体积V(X)>V(Y)

3(09京)有4种混合溶液,分别由等体积0.1 mol/L的2 种溶液混合而成:①CH3COONa与HCl; ②CH3COONa与NaOH;③CH3COONa与NaCl; ④CH3COONa与NaHCO3下列各项排序正确的是 A.pH:②>③>④>① B.c(CH3COO-):②>④>③>① C.溶液中c(H+):①>③>②>④ D.c(CH3COOH):①>④>③>② 4(07京)有 ① Na2CO3溶液 ② CH3COONa溶液 ③ NaOH溶液各25mL,物质的量浓度均为0.1mol· -1, L 下列说法正确的是 A.3种溶液pH的大小顺序是 ③>②>① B.若将3种溶液稀释相同倍数,pH变化最大的是② C.若分别加入25mL0.1mol· -1盐酸后,pH最大的是① L D.若3种溶液的pH均为9,则物质的量浓度的大小顺序是 ③>①>②

5.pH相同的氨水、氢氧化钠和氢氧化钡溶液, 分别用蒸馏水稀释到原来的x倍、y倍、z倍,稀 释后三种溶液的pH相同,则x、y、z的关系是
A. x=y=z B.x>y=z C.x<y=z D. x=y<z

6.pH相同的氨水、氢氧化钠和氢氧化钡溶液, 分别用蒸馏水稀释到原来的10倍, 稀释后三种 溶液的pH分别为x、y、z,则三者的关系是

A. x=y=z B.x>y=z C.x<y=z

D. x=y<z

7.用水稀释0.1mol/L氨水时,溶液中随着水量的 增加而减小的是 A. c(OH-)/c(NH3· 2O) H B. c(NH3· 2O)/ c(OH-) H C. n (OH-) D. c(NH4+) E.c(H+) F. c(OH-) 8.用水稀释0.1mol/L醋酸时,溶液中随着水量的 增加而增大的是

A. c(H+)/c(CH3COOH) B. c(CH3COOH)/ c(H+)
C. n (H+) D. c(CH3COO-) E.c(H+) F. c(OH-)

9.分析冰醋酸加水稀释过程的导电性变化 情况,回答问题:
(1)“0”导电能力为0的原因? (2)a、b、c三点,溶液的 c(H+)由小到大的顺序是?
(3)a、b、c三点,溶液的 pH由小到大的顺序是? (4)a、b、c三点,醋酸的电 离度由小到大的顺序是? (5)如何使c点c(Ac-) 增大,c(H+)减小?

三、盐类水解——典型物质离子关系剖析 (一)单一溶质类型 1. NH4Cl 类型。 类似NH4NO3等

2. (NH4)2SO4类型。注意区别1。
3. NaA类型。类似,CH3COONa、KF、NaClO

NaN3、KCN等。
4. Na2CO3类型。类似Na2S 、Na2SO3、Na2C2O4等 5. NaHCO3类型。类似NaHS.水解强于电离,pH>7 6. NaHSO3类型。NaHC2O4.电离强于水解,pH<7

判定溶液中离子浓度关系的思维方法:

(1)一看是什么溶质? 中和、中性须辨析!
(2)二看有什么微粒? 水解、电离看仔细!

(3)三种守恒要牢记,大小关系作对比! 实例:将过量CO2通入KOH溶液中,分析离子关系?
(1)一看是什么溶质? 溶质是 KHCO3.

(2)二看有什么微粒? HCO3-既水解又电离!
HCO3-+H2O HCO3-+H2O H2CO3+OHH3O++OH水解为主,pH>7 电离!

因此,KHCO3与K2CO3的微粒种类完全相同!

KHCO3溶液中离子浓度关系:

①电荷守恒:阳离子正电荷总数=阴离子负电荷总数
②原子守恒:不变量K+=变化量之和(含C原子微粒)

③质子守恒:给出质子后的微粒=得到质子后的微粒
④大小关系:定性判断、定量估算! ①电荷守恒:c(K+)+c(H+)= c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-) ②原子守恒:c(K+) = c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)

③质子守恒:c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)
④大小关系:c(H2CO3)>c(CO32-) 水解大于电离

c(K+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+)

0.1mol/L Na2CO3溶液:

① c(Na+)+c(H+) = c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
② c(Na+) = 2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3)

③ c(OH-) = c(H+)+ c(HCO3-) + 2c(H2CO3)
大小关系: c(Na+)> c(CO32-)> c(OH-)> c(HCO3-)>c(H+)

0.1mol/L NaHCO3溶液:
①电荷守恒:c(Na+)+c(H+)= c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-) ②原子守恒:c(Na+) = c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) ③质子守恒:c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3) 大小关系: c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>c(H+) Ka2=5.6×10-11

NaHSO3 、NaHC2O4类型:已知pH<7,电离>水解
①电荷守恒:c(Na+)+c(H+)= c(OH-)+c(HSO3-)+2c(SO32-) ②原子守恒:c(Na+) = c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3) ③质子守恒:c(OH-)+c(SO32-)=c(H+)+c(H2SO3) ④大小关系:c(SO32- )>c(H2SO3) 电离大于水解 c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-) 说明:比较H+与SO32-大小,依据Ka2=5.6×10-8 H2C2O4, Ka1=5.6×10-2, Ka2=5.42×10-5

混合溶液中离子浓度关系

NH4Cl与NH3· 2O等量(均为0.1mol/L)混合: H
常温下,Kb=1.75×10-5, 水解常数Kh=Kw/Kb <Kb.

因此,凡是弱酸、弱碱平衡常数大于10-7时,弱酸或 弱碱与对应的盐混合,都是电离强于水解。 ①电荷守恒: c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) 恒等式
②原子守恒:c(NH4+)+c(NH3· 2O)=2c(Cl-)=0.2mol/L H ①×2- ②得: c(NH4+)+2c(H+)=2c(OH-)+c(NH3· 2O) H 大小关系:c(NH4+)>c(Cl-)> c(OH-) >c(H+)

混合溶液中离子浓度关系 CH3COONa与CH3COOH等量(均为0.1mol/L)混合: 常温下,Ka=1.75×10-5, 水解常数Kh=Kw/Kb <Ka. 电离强于水解, pH=4.75<7 ①电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-) 恒等 ②原子守恒: 2c(Na+) = c(CH3COO-)+c(CH3COOH)

①×2- ②得: 即为质子守恒关系
c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-)

大小:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)

混合溶液中离子浓度关系 NaCN与HCN等量(均为0.1mol/L)混合:

常温下,Ka=6.2×10-10, 水解常数Kh=Kw/Kb >Ka.
水解强于电离, pH>7 (根据题目信息答题) ①电荷守恒: c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-) 恒等

②原子守恒: 2c(Na+) = c(CN-)+c(HCN)
①×2- ②得:c(HCN)+2c(H+)=c(CN-)+2c(OH-)

大小关系: c(HCN)>0.1,c(Na+)=0.1, c(CN-)<0.1
c(HCN)>c(Na+)>c(CN-) >c(OH-)> c(H+)

酸碱中和过程中离子浓度的动态变化: 实例:往0.1mol/LNH3· 2O中滴加0.1mol/L HCl H (1)NH3· 2O(由多到少)+NH4Cl(由少到多) H
c(NH4+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+) ; c(NH4+)>c(OH-)=c(Cl-)>c(H+); c(NH4+)> c(Cl-)> c(OH-)>c(H+); c(NH4+)= c(Cl-)> c(OH-)=c(H+); pH=7,中性(不是中和)(B点) (2)恰好中和,只有NH4Cl (C点,pH<7) c(Cl-)> c(NH4+)>c(H+)> c(OH-) (3)NH4Cl与HCl(由少到多)混合

c(Cl-)> c(NH4+)=c(H+)> c(OH-); c(Cl-)> c(H+)> c(NH4+)>c(OH-);

酸碱中和过程中离子浓度的动态变化: 实例:往0.1mol/LCH3COOH中滴加0.1mol/L NaOH
(1)CH3COOH(由多到少)+CH3COONa(由少到多) c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-) ; c(CH3COO-)>c(H+)=c(Na+)>c(OH-); c(CH3COO-)> c(Na+)> c(H+)>c(OH-); c(CH3COO-)= c(Na+)> c(H+)=c(OH-); pH=7,中性(不是中和)图中D (2)恰好中和,只有CH3COONa (E点)

c(Na+)> c(CH3COO-)> c(OH-) >c(H+)
(3)CH3COONa与NaOH(由少到多)混合

c(Na+)> c(CH3COO-)=c(OH-)> c(H+);
c(Na+)> c(OH-)> c(CH3COO-)> c(H+);

1.常温下,0.1mol· -1某一元酸(HA)溶液中 L c(OH-)/c(H+)=1×10-8,下列叙述正确的是 A.该溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-3 mol· -1 L B.由pH=3的HA与pH=11的NaOH溶液等体积混合, 溶液中c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+) C.浓度均为0.1mol/L的HA和NaA溶液等体积混合 后,若溶液呈酸性,则 c(A-)>c(HA)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) D.0.1mol· -1HA溶液与0.05mol· -1NaOH溶液 L L 等体积混合后所得溶液中 2c(H+)+c(HA)=c(A-)+2c(OH-)

2.常温下,一定体积pH = 3的二元弱酸H2R溶 液与一定体积pH = 11的NaOH溶液混合后,溶 液呈中性。下列判断正确的是 A.溶液中c(Na+)=10-3 mol/L B.溶液中 c(R2-) > c(Na+) > c(H+) > c(OH-) C.溶液中 c(R2-) + c(OH-) + c(HR-) = c(Na+) + c(H+) D.溶液中 2c(R2-) + c(HR-) = c(Na+)

3.在常温下10mL pH=11的KOH溶液中加入 pH=3的一元酸HA溶液至pH恰好等于7(假设 溶液混合所引起的体积变化忽略),则反应后 溶液存在的关系是
A. c(A-)=c(K+)

B. c(H+)=c(OH-)<c(K+)<c(A-)
C. c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+) D. V总>20mL

四、盐类水解的重要应用
1.比较离子浓度大小 例1,等浓度的(NH4)2SO4,NH4NO3, NH4HSO3, CH3COONH4, (NH4)2Fe(SO4)2, (NH4)2CO3 中c(NH4+) 例2,0.1mol/L的下列溶液中阴离子数目最多的是?

A. K2CO3

B. NaCl

C. NH4Cl

D. CH3COONa

2. 防止水解问题:配制药品SnCl2, FeSO4 3. 加热促进水解进行到底。AlCl3与NaAlO2区别

Na2SO3, Na2SO4等。
4. 互促水解不能共存。如Al3+与S2-,HCO3-,AlO2-等。

五、难溶电解质的溶解平衡及沉淀的转化
2010京.自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变 成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢 慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性 C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2-=CuS↓ D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 (09年天津 4)下列叙述正确的是 A . 0.1 mol/LC6H5ONa溶液中:c(Na+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-) B .Na2CO3溶液加水稀释后,恢复至原温度,pH和Kw 均减小 C .pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中,c(H+)不相等 D .在Na2S溶液中加入AgCl固体,溶液中c(S2-)下降

(09年浙江 10)已知:25℃时, KSP[Mg(OH)2]=5.61×10—12 , KSP[MgF2]=7.42×10—11 下列说法正确的是 A.25℃时,饱和Mg(OH)2 溶液与饱和MgF2溶液相比,前者 的 c(Mg2+)大 B.25℃时,在Mg(OH)2 的悬浊液加入少量的NH4Cl固体, c(Mg2+)增大 C.25℃时,固体在20 mL 0.01 mol/L氨水中的Kw比在20 mL0.01mol/L溶液中的Kw小 D.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液加入NaF溶液后, Mg(OH)2 不可能转化成为MgF2

B

(09广东化学18)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线 如下。下列说法正确的是 A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO42—)的增大而减小 B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大 C.283K时,图中a点对应的溶液是不饱和溶液 D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液

BC

(08山东15)某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平 衡曲线如图所示。下列说法正确的是 提示: BaSO4(s) Ba2+(aq)+SO42-(aq)的平衡常数Ksp= c(Ba2+)· c(SO42-),称为溶度积常数。 A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点 B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点 C.d点无BaSO4沉淀生成 C D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp

(10海南)已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10, 10海南. C Ksp(AgI)=1.5×10-16 ,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,则下 列难溶盐的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序正确的是 A.AgCl>AgI> Ag2CrO4 B.AgCl> Ag2CrO4>AgI C.Ag2CrO4>AgCl>AgI D.Ag2CrO4>AgI>AgCl
(10山东)某温度下,Fe(OH)3(s)、 Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡 后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如 图所示。据图分析,下列判断错误的是 A. Ksp[Fe(OH)3]< Ksp[Cu(OH)2] B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点 C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积 相等 D. Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的 溶液中达到饱和

10山东. B


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