2019届高考化学二轮复习专题7电解质溶液中的离子平衡学案.docx
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1、17 电解质溶液中的离子平衡1理解弱电解质在水溶液中的电离平衡,能利用电离平衡常数进行相关计算。2了解水的电离,离子积常数。3了解溶液 pH 的定义及测定方法,能进行 pH 的简单计算。4了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。5了解难溶电解质的溶解平衡。理解溶度积的定义,能进行相关计算。客观题(1)以拼盘式选择题考查电解质溶液基本知识的辨析。(2)以图像题考查强弱电解质的判断、微粒浓度的比较、溶度积常数的应用。(3)与化工生产流程相结合以客观题形式呈现,考查盐类水解、溶解平衡知识的应用。主观题(1)强弱电解质、溶液酸碱性与 pH 的关系、盐类水解等基本概念、理论的分析
2、判断。(2)电离平衡、水解平衡、溶解平衡的影响规律及应用。(3)电离常数、水解常数、溶度积常数的表达式及应用。一、溶液中的“三大平衡”及影响因素电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是溶液中的三大平衡。这三种平衡都遵循勒夏特列原理当只改变体系的一个条件时,平衡向能够减弱这种改变的方向移动。1电离平衡、水解平衡与沉淀溶解平衡的比较电离平衡 CH3COOH CH3COOH +水解平衡(如 CH3COONa 溶液)CH 3COOH 2O CH3COOHOH 沉淀溶解平衡 AgCl(s) Ag+(aq)Cl (aq)研究对象弱电解质(包括弱酸、弱碱、水、多元弱酸的酸式酸根)盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱酸强碱盐
3、、弱酸弱碱盐)难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐等)升高温度 促进电离,离子浓度增 大, Ka增大促进水解, Kh增大 Ksp可能增大,也可能减 小加水稀释促进电离,离子浓度(除 OH外)减小, Ka不变促进水解,离子浓度(除 H外)减小, Kh不变+ 促进溶解, Ksp不变影响因素加入相应 加入 CH3COONa 固体或盐 加入 CH3COOH 或 NaOH,抑 加入 AgNO3溶液或 NaCl2离子 酸,抑制电离, Ka不变 制水解, Kh不变 溶液抑制溶解, Ksp不变加入反应离子加入 NaOH,促进电离,Ka不变加入盐酸,促进水解, Kh不变加入氨水,促进溶解,Ksp不变2 “电离平衡”分
4、析判断中的常见误区(1)误认为电离平衡正向移动,弱电解质的电离程度一定增大。如向醋酸溶液中加入少量冰醋酸,平衡向电离方向移动,但醋酸的电离程度减小。(2)误认为弱电解质在加水稀释的过程中,溶液中离子浓度都减小。如氨水加水稀释时, c(H+)增大。(3)误认为由水电离出的 c(H )1.010 13molL1的溶液一定呈碱性。如 25,0.1molL 1盐酸或氢氧化钠溶液中由水电离的 c(H )都为 1.01013 molL1。(4)弱电解质溶液在加水稀释的过程中,判断某些微粒浓度的关系式是否发生变化时,首先要考虑该关系式是否是电离常数、离子积常数或者是它们的变形。3 “水解平衡”常见的认识误区
5、(1)误认为水解平衡向正向移动,离子的水解程度一定增大。如向 FeCl3溶液中加入少量 FeCl3固体,平衡向水解方向移动,但 Fe3 的水解程度减小。(2)由于加热可促进盐类水解,错误地认为可水解的盐溶液在蒸干后都得不到原溶质。其实不一定,对于那些水解程度不是很大,水解产物离不开平衡体系的情况如 Al2(SO4)3、NaAlO 2、Na 2CO3来说,溶液蒸干后仍得原溶质。(3)极端化认为水解相互促进即能水解彻底。如 CH3COONH4溶液中尽管 CH3COO 、NH 水解相互促进,但 4仍然能大量共存,常见水解促进比较彻底而不能大量共存的离子有 Al3+与 AlO 、CO (或 HCO )
6、、S 2 (或 2 23 3HS)、SO (或 HSO )等。23 3二、溶液中离子浓度关系判断1理解溶液中的“三个守恒”关系(1)电荷守恒:电解质溶液中阴离子所带电荷总数等于阳离子所带电荷总数,根据电荷守恒可准确、快速地解决电解质溶液中许多复杂的离子浓度问题。(2)物料守恒:物质发生变化前后,有关元素的存在形式不同,但元素的种类和原子数目在变化前后保持不变,根据物料守恒可准确、快速地解决电解质溶液中复杂离子、分子、物质的量浓度或物质的量的关系。(3)质子守恒:在电离或水解过程中,会发生质子(H +)转移,但质子转移过程中其数量保持不变。将混合溶液中的电荷守恒式和物料守恒式相联立,通过代数运算
7、消去其中未参与平衡移动的离子,即可推出溶液中的质子守恒式。2三个守恒的综合应用应用三种守恒关系解决电解质溶液中离子浓度关系时,要清楚电解质溶液中微粒存在的变化(水解或电离),抓住守恒的实质,将由守恒所得的关系结合起来使用。综合运用三种守恒关系,理清一条思路,掌握分析方法。如图所示:3三、结合图像判断溶液中粒子浓度的变化结合图像分析电离平衡、水解平衡、溶解平衡,判断离子浓度的关系是全国卷考查的重点,常考图像类型总结如下:1一强一弱溶液的稀释图像(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数,醋酸的 pH 大 加水稀释到相同的 pH,盐酸加入的水多(2)相同体积、相同 pH 值的盐酸、醋酸
8、加水稀释相同的倍数,盐酸的 pH 大 加水稀释到相同的 pH,醋酸加入的水多(3)pH 与稀释倍数的线性关系(1)HY 为强酸、HX 为弱酸(2)a、b 两点的溶液中: c(X) c(Y)(1)MOH 为强碱、ROH 为弱碱(2)c(ROH) c(MOH)4(3)水的电离程度:dcab (3)水的电离程度:ab2 Kw和 Ksp曲线(1)双曲线型不同温度下水溶液中 c(H )与 c(OH)的变化曲线常温下,CaSO 4在水中的沉淀溶解平衡曲线Ksp910 6(1)A、C、B 三点均为中性,温度依次升高,Kw依次增大(2)D 点为酸性溶液,E 点为碱性溶液,Kw110 14(3)AB 直线的左上
9、方均为碱性溶液,任意一点: c(H ) c(OH)(1)a、c 点在曲线上,ac 的变化为增大c(SO ),如加入 Na2SO4固体,但 Ksp不变24(2)b 点在曲线的上方, Qc Ksp,将会有沉淀生成(3)d 点在曲线的下方, Qc Ksp,则为不饱和溶液,还能继续溶解 CaSO4(2)直线型(pMpR 曲线)pM 为阳离子浓度的负对数,pR 为阴离子浓度的负对数直线 AB 上的点: c(M2 ) c(R2);溶度积:CaSO 4CaCO 3MnCO 3;X 点对 CaSO4要析出沉淀,对 CaCO3是不饱和溶液,能继续溶解 CaCO3;Y 点: c(SO ) c(Ca2 ),二者的浓
10、度积等 105 ;Z 点: c(CO ) c(Mn2 ),二者的浓度积等24 231010.6 。3酸碱中和滴定5氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高突跃点变化范围不同:强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)室温下 pH7 不一定是终点:强碱与强酸反应时,终点是 pH7;强碱与弱酸(强酸与弱碱)反应时,终点不是 pH7(强碱与弱酸反应终点是 pH7,强酸与弱碱反应终点是 pH7)1常温下将 NaOH 溶液滴
11、加到己二酸(H 2X)溶液中,混合溶液的 pH 与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是()A Ka2(H2X)的数量级为 106B曲线 N 表示 pH 与 lg 的变化关系c(HX )c(H2X)CNaHX 溶液中 c(H )c(OH )D当混合溶液呈中性时, c(Na )c(HX )c(X2 )c(OH ) c(H )【解题思路】横坐标取 0 时,曲线 M 对应 pH 约为 5.4,曲线 N 对应 pH 约为 4.4,因为是 NaOH 滴定 H2X溶液,所以在酸性较强的溶液中会存在 c(HX ) c(H2X),所以曲线 N 表示 pH 与 lg 的 变 化 关 系 , B 项c (
12、H X )c ( H 2 X )正 确 ; 1 时 , 即 lg 0, pH 5.4, c(H ) 110 5.4 c ( X 2 )c ( H X ) c ( X 2 )c ( H X )6molL 1, Ka2 110 5.4 10 0.610-6,A 正确;NaHX 溶液中, c(HX )c(X2 ),即c(H )c(X2 )c(HX )0,c ( X 2 )c ( H X ) c ( X 2 )c ( H X ) c ( X 2 )c ( H X )1,即 c(X2 )c(HX ),错误。c ( X 2 )c ( H X )【答案】D2(2018 江苏卷改编)H 2C2O4为二元弱酸,
13、 Ka1 (H2C2O4)=5.4102, Ka2 (H2C2O4)=5.4105,设 H2C2O4溶液中 c(总)= c(H2C2O4)+c(HC2O )+c(C2O42)。室温下用 NaOH 溶液滴定 25.00mL 0.1000 molL1H2C2O4溶液至4终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定不正确的是()A0.1000 molL 1 H2C2O4溶液: c(H+ ) =0.1000 molL1+c(C2O )+c(OH)c(H2C2O4)24B c(Na+)=c(总)的溶液: c(Na+)c(H2C2O4)c(C2O )c(H+)24CpH =7 的溶液: c(N
14、a+)0.1000 molL 1+c(C2O )c(H2C2O4)24D c(Na+)=2c(总)的溶液: c(OH)c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2O )4【解题思路】注意 HC2O 既可水解又可电离,通过比较第二步电离常数和水解平衡常数来判断以电离为4主,三大守恒的应用。A 项,H 2C2O4溶液中的电荷守恒为 c(H+)=c(HC2O )+2c(C2O )+c(OH),0.1000 molL1H2C2O4溶液中4 240.1000mol/L=c(H2C2O4)+c(HC2O )+c(C2O ),两式整理得 c(H+)=0.1000mol/L-c(H2C2O4)+c(C2O )
15、+c(OH),A4 24 24项正确;B 项, c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为 NaHC2O4,HC 2O 既存在电离平衡又存在水解平衡,HC 2O 水解的4 4离子方程式为 HC2O +H2O H2C2O4+OH,HC 2O 水解常数 Kh= = =4 4= =1.85 10-13 Ka2(H 2C2O4) ,HC 2O 的电离程度大于水解程度,则 c(C2O )KWKa1( H2C2O4) 110-145.410-2 4 24c(H2C2O4),B 项错误;C 项,滴入 NaOH 溶液后,溶液中的电荷守恒为 c(Na+)+c(H+)=c(HC2O )+2c(C2O ) 4 24+c(
16、OH),室温 pH=7 即 c(H+)=c(OH),则 c(Na+)=c(HC2O )+2c(C2O )=c(总)+ c(C2O )-c(H2C2O4),由于溶液4 24 24体积变大,c(总) 0.1000mol/L, c(Na+) 0.1000mol/L +c(C2O )-c(H2C2O4),C 项正确;D 项, c(Na+)c(H2A) c(A2 ) DpH4.2 时, c(HA) c(A2) c(H )【解题思路】A 项,根据图像,pH1.2 时,H 2A 和 HA相交,则有 c(H2A) c(HA),正确;B 项,根据pH4.2 点, K2(H2A) c(H )10 4.2,正确;C
17、 项,根据图像,pH2.7 时,H 2A 和 A2相c(H )c(A2 )c(HA )交,则有 c(H2A) c(A2),正确;D 项,根据 pH4.2 时, c(HA) c(A2),且 c(HA) c(A2)约为 0.1 molL1,而 c(H )10 4.2 molL1,可知 c(HA) c(A2) c(H ),错误。【答案】D4 【2018 天津卷】CO 2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:(1)CO 2可以被 NaOH 溶液捕获。若所得溶液 pH=13,CO 2主要转化为_(写离子符号) ;若所得溶液c(HCO ) c(CO )=21,溶液 pH=_。 (室温下
18、,H 2CO3的 K1=4107; K2=51011)3 23【解题思路】理清盐类水解与 PH 的关系,平衡常数的熟练转化应用。CO2可以被 NaOH 溶液捕获。若所得溶液 pH=13,碱性较强,CO 水解能力大于 HCO ,因此 CO2主要转化23 3为 NaHCO3;所得 c(HCO ) c(CO )=21,则根据第二部电离平衡常数 K2= 23()cHCO= ()c51011,3 23所以氢离子浓度为 11010mol/L,PH=10。【答案】CO 10 231常温下,分别取浓度不同、体积均为 20.00mL 的 3 种 HCl 溶液,分别滴入浓度为1.000molL1,0.1000mo
19、lL 1和 0.01000molL1的 NaOH 溶液,测得 3 个反应体系的 pH 随 V(NaOH)的变化的曲线如图,在 V(NaOH)=20.00mL 前后出现突跃。下列说法不正确的是A3 种 HCl 溶液的 c(HCl):最大的是最小的 100 倍8B曲线 a、b、c 对应的 c(NaOH):abcC当 V(NaOH)=20.00mL 时,3 个体系中均满足:c(Na +)=c(Cl)D当 V(NaOH)相同时,pH 突跃最大的体系中的 c(H+)最大【解题思路】A由图可知,c(HCl)分别为 1.000mol/L,0.100mol/L 和 0.01000mol/L,故最大的是最小的
20、100 倍,选项 A 正确;B加入多于 20mL 的氢氧化钠溶液时,溶液 pH 最高的为氢氧化钠浓度最高的图像,即 a 对应的 c(NaOH)最大,以此类推,选项 B 正确;C当 V(NaOH)20.00mL 时,都恰好完全反应,溶液呈中性 c(H+)c(OH ),根据电荷守恒 c(H+)c(Na +)c(Cl )+c(OH),选项 C 正确;D当 V(NaOH)相同时,三者都恰好完全反应,所得混合溶液体系中 c(H+)应该是相同的,选项 D 不正确。答案选 D。【答案】D2 (2018 四川成都诊断理综)已知:pCu=1gc(Cu +),pX=lgc(X )。298K 时,K sp(CuCl
21、)=a106,K sp(CuBr)=b109,K sp(CuI)=c1012。在 CuCl、CuBr、CuI 的饱和溶液中阳离子和阴离子浓度关系如图所示。下列说法正确的是( )A298K 时,在 CuCl 的饱和溶液中加入少量 NaCl,c(Cu +)和 c(Cl)都减小B图中 x 代表 CuI 曲线,且 P 点 c(Cu+)=c(I)C298K 时增大 M 点的阴离子浓度,则 y 上的点向 N 点移动D298K 时 CuBr(s)+I(aq) CuI(s)+Br(aq)的平衡常数 K 的数量级为 103或 102【解题思路】本题结合离子的负对数的变化图象考查难溶电解质的平衡,根据题干信息沉淀
22、的 Ksp判断X、Y、Z 分别对应的是 CuCl、CuBr、CuI。温度不变,K sp不变。A298K 时,在 CuCl 的饱和溶液中加入少量 NaCl,c(Cl )增大,温度不变,K sp(CuCl),则 c(Cu+)减小,故 A 错误;B根据上述分析,图中 x 代表 CuCl 曲线,故 B 错误;C298K 时增大 M 点的阴离子浓度,温度不变,K sp(CuBr)不变,则 c(Cu+)减小,pCu=1gc(Cu +)增大,即 y 上的点向 M 点的斜下方移动,故 C 错误;D298K 时 CuBr(s)+I (aq) CuI(s)+Br (aq)的平衡常数 K= = = ,K 的数量级为
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