高考化学专题复习 电离平衡和水解平衡

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高考化学专题复习电离平衡和水解平衡【高考导航】电解质溶液是高中化学重要的基础理论之一，从近几年的高考试题可以看出，涉及电解质溶液的考点多，重现率高。其主要热点有：①外界条件的改变对电离平衡、水解平衡的影响②酸、碱混合后溶液的酸碱性的判断及pH的计算③溶液中离子浓度的大小比较。一、电离平衡和水解平衡的比较电离平衡水解平衡实例H2S水溶液(0.1mol/L)Na2S水溶液(0.1mol/L)研究对象弱电解质（弱酸、弱碱、水）强电解质（弱酸盐、弱碱盐）实质弱酸H++弱酸根离子弱碱OH—+阳离子离子化速率=分子化速率弱酸根+H2O弱酸+OH—弱碱阳离子+H2O弱碱+H+水解速率=中和速率程度酸（碱）越弱，电离程度越小，多元弱酸一级电离＞二级电离对应酸（碱）越弱，水解程度越大，多元弱酸根一级水解＞二级水解能量变化吸热吸热表达式电离方程：①②多元弱酸分步电离H2SH++HS—HS—H++S2—水解离子方程式①②多元弱酸根分步水解③除子双水解反应，产物不写分解产物，不标“↑”或“↓”S2—+H2OHS—+OH-HS—+H2OH2S+OH-粒子浓度大小比较c(H2S)＞c(H+)＞c(HS-)＞c(S2-)c(Na+)＞c(S2-)＞c(OH-)＞c(HS-)＞c(H2S)电荷守恒式c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)物料守恒式c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1mol/Lc(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1mol/L=0.5c(Na+)影响因素温度升温，促进电离升温，促进水解浓度加水稀释促进电离促进水解通入H2S抑制电离生成NaHS加入Na2S生成NaHS抑制水解二、相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸的比较c（H+）pH中和碱的能力与过量Zn的反应情况稀释相同倍数后的pH产生氢气的量开始时的反应速率盐酸大小相等相同快小醋酸小大慢大三、相同pH、相同体积的盐酸与醋酸的比较c（H+）c（酸）中和碱的能力与过量Zn的反应情况稀释相同倍数后的pH产生氢气的量开始时的反应速率 盐酸相等小弱少相等大醋酸大强多小四、电解质溶液中的守恒关系1、电荷守恒：任何电解质溶液，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。例如：CH3COONa溶液中：[Na+]+[H+]=[CH3COO-]+[OH-]Na2S溶液中：[Na+]+[H+]=[HS-]+[OH-]+2[S2-]2、物料守恒：电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变。例如：0.1mol/LNaHCO3溶液中：[Na+]=[HCO3-]+[CO32-]+[H2CO3]=0.1mol/L0.1mol/LNa3PO4溶液中：1/3[Na+]=[PO33-]+[HPO42-]+[H2PO4-]+[H3PO4]=0.1mol/L【典型例题】例1：试预测在C6H5ONa（苯酚钠）溶液中逐滴加入FeCl3溶液，可能出现哪些现象，可能发生哪些反应。解析：①C6H5O-与Fe3+在水溶液中优先发生双水解反应：   3C6H5O-+Fe3++3H2O＝Fe(OH)3↓+3C6H5OH；现象：红褐色沉淀②生成的C6H5OH将与Fe3+发生显色反应：Fe3++6C6H5OH=[Fe(C6H5O)6]3-＋6H+；现象：溶液呈现紫色③当生成的H+达到一定浓度时，将与Fe(OH)3发生中和反应：Fe(OH)3＋3H+＝Fe3+＋3H2O；现象：沉淀逐渐溶解答案：见上。例2：向20mL盐酸和硫酸的混合酸溶液中，渐渐加入0.1mol/L的Ba(OH)2溶液。生成沉淀的质量和溶液的pH变化曲线如右图。根据此实验数据计算：（1）原溶液中硫酸和盐酸的浓度各为多少_________________。（2）A点处溶液的pH是______________。解析：本题以图示形式检查酸、碱中和生成沉淀质量和溶液pH曲线随加入Ba(OH)2溶液体积变化情况，此题属于理解层次的中等难度试题。（1）依据图示，沉淀最大时已加入Ba(OH)2溶液20mL，混合酸中硫酸被完全中和。所以原混合酸中硫酸的物质的量浓度为0.1mol/L。当H2SO4刚被Ba(OH)2溶液中和时，可以认为溶液中盐酸未被中和。从20mL起，再加Ba(OH)2溶液至60mL时溶液中盐酸全被中和完，溶液呈中性，pH=7，所以原混合酸中盐酸的物质的量浓度为0.4mol/L。（2）A点处溶液中氢离子浓度是盐酸提供的，因H2SO4刚被Ba(OH)2溶液中和，溶液被冲稀，体积扩大到原来的2倍，则盐酸浓度缩小到原来的1/2，由原来的0.4mol/L变为0.2mol/L。即氢离子浓度为0.2mol/L。所以pH=0.7。答案：（1）c(H2SO4)=0.1mol/Lc(HCl)=0.4mol/L(2)pH=0.7例3：（1）在25℃时，pH等于5的硫酸溶液与氯化铵溶液，两种溶液中分别由水电离出的H+离子物质的量浓度之比是多少？（2）在25℃时，对于0.1mol/L的氯化铵溶液，其pH是多少？（已知NH4Cl溶液中已水解的盐浓度占起始浓度的百分数为7.5×10-3%）解析：（1）本题考查盐的水解对水的电离平衡的影响及硫酸对水电离的抑制。H2SO4溶液pH=5，c(H+)=10-5mol/L，在稀溶液中水的离子积不变，仍为c(H+)·c(OH-)=10-14。由水电离出的c(OH-)=10-14/10-5=10-9mol/L，据H2OH++OH-得：由水电离出来的c(H+)=c(OH-)=10-9mol/L。 氯化铵是强酸弱酸盐，其溶液显酸性，水解方程式为NH4++H2ONH3·H2O+H+，水解产生的c(H+)就是由水电离出来的c(H+)，显然c(H+)=10-5mol/L。可见，硫酸溶液与氯化铵溶液中分别由水电离出的c(H+)之比为1/10000。（2）该题考查盐的水解及性质、溶液的酸碱性及pH，属于较高层次要求的试题，根据题意，水解度(h)是指：在一定温度下，盐溶液在水中时，已水解的盐的浓度占盐的起始浓度的百分数，题目已给出NH4Cl的水解度为7.5×10-3%，则NH4Cl已水解的浓度等于NH4Cl的起始浓度乘以水解度。NH4Cl的水解离子方程式为：NH4++H2ONH3·H2O+H+起始浓度(mol/L)0.10平衡浓度(mol/L)0.1-0.1h0.1hc(H+)=0.1h=0.1×7.5×10-3%=7.5×10-6mol/L所以pH=-lg(7.5×10-6)=6-0.9=5.1，即0.1mol/L的氯化铵溶液的pH为5.1。答案：（1）10-9mol/L，10-5mol/L（2）5.1例4：酸的强弱除与本性有关外，还与溶剂有关。如HAc和HF在水溶液中部分电离，为弱电解质，本性HAcd>c>bB.a>d>b=cC.d>b>c>aD.a>d>b>c8.向Cr2(SO4)3的水溶液中，加入NaOH溶液，当pH＝4.6时，开始出现Cr(OH)3沉淀，随着pH的升高，沉淀增多，但当pH≥13时，沉淀消失，出现亮绿色的亚铬酸根离子（CrO2-）。其平衡关系如下：Cr3++3OH-Cr(OH)3CrO2-+H++H2O（紫色）（灰绿色）（亮绿色）向0.05mol/L的Cr2(SO4)3溶液50mL中，加入1.0mol/L的NaOH溶液50mL，充分反应后，溶液中可观察到的现象为A．溶液为紫色B．溶液中有灰绿色沉淀C．溶液为亮绿色D．无法判断9.邻苯二甲酸氢钾常以性质稳定，相对分子质量较大，误差小的优势，用以测定未知碱液的浓度，现用某未知浓度的NaOH溶液来滴定一定质量的邻苯二甲酸氢钾。当达到滴定终点时，已知溶液的pH约为9.1左右。在上述滴定中，应选择的指示剂是A.酚酞试液B.甲基橙试液C.石蕊试液D.pH试纸【热身冲刺】10.酸碱质子理论认为，酸给出质子后变成碱，碱接受质子后成酸，酸=碱+质子，此式中右边的碱是左边的酸的共轭碱，左边的酸是右边的碱的共轭酸，既能给出质子又能接受质子的物质为两性物质，酸碱中和反应的实质是质子的传递反应。超酸是指酸性比普通无机酸强106~1010倍的酸。魔（HSO3F－SbF5）是已知最强的超酸，它是一种很好的溶剂，许多物质（如H2SO4）在魔酸中可获得质子（即质子化）。①NH3的共轭酸是A．NH4+B．NH2－C．HCONH2D．－NH2②下列物质中不具有两性的是A．NH3B．NaHCO3C．H2OD．Na3PO4③下列各组物质在一定条件下发生的反应不属于中和反应的A．NH3+H2OB．NaHCO3+HCl C．H2+CuOD．(NH4)2S+NaOH(产生气体)④对H2SO4溶于魔酸中所表现出的性质的叙述正确的是A．表现出强酸性B．表现出弱酸性C．表现出碱性D．1molH2SO4可电离出2molH+11.已知酚酞的变色范围：pH<8时为无色；pH在8~10之间为粉红色；pH>10至为之间呈红色。将0.39g溶解在10.0mL水中，再向所得溶液滴入2滴酚酞，先变红，片刻后红色褪去。某学生认为褪色原因是由于溶液中或pH超出酚酞呈红色的范围，你认为是否合理，通过估算出的或pH数据说明理由_____________________________。12.现有电解质溶液：①Na2CO3②NaHCO3③NaAlO2④CH3COONa⑤NaOH。（1）当五种溶液的pH相同时，其物质的达浓度由大到小的顺序是(填编号)。（2）将上述物质的量浓度均为0.1mol/L的五种溶液，稀释相同倍数时，其pH变化最大的是(填编号)。（3）在上述五种电解质溶液中，分别加入AlCl3溶液，无气体产生的是(填编号)。13.在容量为50毫升的烧杯中放入一定量的NH4Cl晶体，用适量的水配成约20毫升饱和NH4Cl溶液。然后向溶液中投入少量镁粉，使其充分反应。（1）试分析本实验可观察到的现象_______________________________________。（2）请按反应的先后顺序，写出有关离子方程式。14.A、B两种物质都是由氢、氮、氧、钠四种元素中的任意三种元素组成，它们的水溶液分别呈酸性或碱性。在相同温度下，A溶液的pH大于相同浓度的B溶液的pH(溶液浓度不小于10－5摩/升)，请找出A与B可能有的两种组合，并且要求当这两种组合中的B溶液的pH相等时，第一种组合的B溶液中水的电离程度小于第二种组合的B溶液中水的电离程度。（1）写出可能有的两种组合中A与B的化学式：第一种组合：A；B。第二种组合：A；B。（2）说明pH相等时，第一种组合中的B溶液中水的电离程度比第二种组合的B溶液中水的电离程度小的原因：。（3）在上述的第一种组合中，若A和B的物质的量浓度、温度都相同，设A溶液中的水的电离程度为与B溶液中的水的电离程度的大小关系是_______（填“大于”、“小于”或“等于”）。15.在6份0.01mol/L氨水中分别加入下列各物质：A.浓氨水B.纯水C.少量K2CO3D.少量浓H2SO4E.少量NaOH固体F.少量Al2(SO4)3固体(1)能使[OH－]减小、[NH4＋]增大的是_____________；(2)能使[OH－]增大、[NH4＋]减小的是_____________；(3)能使[OH－]和[NH4＋]都增大的是_______________；(4)能使[OH－]和[NH4＋]都减小的是_______________。16.相同温度下,同物质的量浓度的Na2SO3和Na2CO3的两种溶液中，下列关系式正确的是____________________。 17.用的醋酸跟的溶液反应，当醋酸用去时，混合溶液的恰好等于，则此时（填“>”、“<”、“=”），原因是。混合液中[]与[]大小关系为，判断的依据是。18.时，若体积为、的某一元强酸与体积为、的某一元强碱混合，恰好中和，且已知<和。则的取值范围是。18．某容器内含有0.1mol的Ca(OH)2和0.2mol的NaOH水溶液，往该溶液中持续稳定地通入CO28.96L。试将通入气体的体积V（取值范围）与所得产物物质的量（含V的代数式）填入下表。CO2(L)CaCO3(mol)Ca(HCO3)2(mol)Na2CO3(mol)NaHCO3(mol)19.将0.05mol/L的盐酸与未知浓度的NaOH溶液以1:2的体积比混合，所得溶液的pH为12，用上述NaOH溶液与某一元弱酸HA20.0mL反应恰好中和时消耗NaOH溶液10.0mL，所得溶液pH为10。（1）试求一元弱酸HA的物质的量浓度。（2）盐类水解程度的大小可用“水解度（h)”来表示。对于NaA型盐的水解度（h)等于在一定温度下，盐溶液在水中时，已水解的盐的浓度占盐的起始浓度的百分数。试求上述所得NaA溶液的水解度（h)。1.C2.A3.AC4.BD5.C6.C7.D8.C9.A10.①B②D③C④C11.不合理。估算所得溶液中约为，故在酚酞呈红色的范围内12.(1)④>②>①>③>⑤(2)⑤(3)③④⑤13.（1）投入少量镁粉，可观察到有气泡产生，随后也可能看到少量白色沉淀生成（2）NH4＋＋H2ONH3·H2OMg＋2H＋＝Mg2＋＋H2↑Mg2＋＋2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓＋2NH4＋14.（1）NaOHHNO3NaNO2NH4NO3（2）第一种组合中，B电离出来的氢离子抑制了水的电离，而第二种组合中B是铵盐，它电离出来的铵根离子在水中发生水解，从而促进了水的电离（3）a1＝a215.(1)D、F(2)CE(3)A(4)B16.A17.> ，因为酸为弱酸，碱为强碱，当二者等物质的量混合时，恰好完全反应生成强碱弱酸盐，水解成碱性，要使溶液，酸必须稍过量。=，混合后溶液中含有，、、四种离子，由电荷守恒有：，因溶液呈中性，，故。18.∴又∵即，又∵，。所以。19.CO2(L)CaCO3(mol)Ca(HCO3)2(mol)Na2CO3(mol)NaHCO3(mol)V<2.24V/22.4000V=2.240.10002.24