高考化学专题复习-电离平衡和水解平衡

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HAcHF，若在液氨中两者都为强酸，这种效应称为拉平效应。（1）HAc和HF在液氨中呈强酸性的原因是_________________________________。（2）某些溶剂对酸有区分效应，为区分HCl、HClO4、H2SO4、HNO3的酸性强弱，应选用何种试剂_________。A.水B.液氨C.冰醋酸D.乙二胺上述四种酸在你所选用的试剂中，酸性最强的是___________。（3）在液氨中NaAc+HCl=NaCl+HAc这一反应能否发生_________，为什么？____________。解析：（1）HAc和HF能电离出H+，液氨中能接收H+，两者能互相促进，HAc和HF能达到完全电离，故HAc和HF在液氨中呈强酸性。（2）根据课本知识，在水中这4种酸都为强酸。由（1）分析可知，在液氨中，这4种酸更是强酸，乙二胺类似于液氨，所以这3种溶剂都不能区分这4种酸的强弱。只有冰醋酸本身也能电离出H+，这样才能区分HCl、HClO4、H2SO4、HNO3的酸性强弱，故选C；酸性最强的是HClO4。（3）不能。因为根据拉平效应，在液氨中HAc和HCl都是强酸，故反应难以进行；而在水溶液中，由于是一强一弱，则可以进行。答案：见上。【能力强化】1.(03年上海）相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中，pH最小的是A.NH4ClB.NH4HCO3C.NH4HSO4D.(NH4)2SO42.(03年上海）在10mL0.1mol·L－NaOH溶液中加入同体积、同浓度的HAc溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是A.c（Na＋）＞c（Ac－）＞c（H＋）＞c（OH－）B.c（Na＋）＞c（Ac－）＞c（OH－）＞c（H＋）C.c（Na＋）＝c（Ac－）＞c（HAc）D.c（Na＋）+c（H＋）＝c（Ac－）+c（OH－）3.（03年江苏）在甲烧杯中放入盐酸，乙烧杯中放入醋酸，两种溶液的体积和pH都相等，向两烧杯中同时加入质量不等的锌粒，反应结束后得到等量的氢气。下列说法正确的是A.甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放入锌的质量大B.甲烧杯中的酸过量C.两烧杯中参加反应的锌等量D.反应开始后乙烧杯中的c（H＋）始终比甲烧杯中的c（H＋）小4.（03年江苏）将0.2mol·L－1HCN溶液和0.1mol·L－1的NaOH溶液等体积混合后，溶液显碱性，下列关系式中正确的是A.c(HCN)＜c(CN－)B.c(Na＋)＞c(CN－)C.c(HCN)－c(CN－)＝c(OH－)D.c(HCN)+c(CN－)＝0.1mol·L－15.某二元弱酸(H2A)溶液按下式发生一级和二级电离：H2AH++HA－HA—H++A2－，己知相同浓度时的电离程度a(H2A)＞a(HA－)，则c(H2A)浓度最大的是A.0.01mol/L的H2A溶液B.0.01mol/L的NaHA溶液C.0.02mol/L的HCl溶液与0.04mol/L的NaHA溶液等体积混合D.0.02mol/L的NaOH溶液与0.02mol/L的NaHA溶液等体积混合6.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的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.9B.10C.11D.127.在一定温度下，对于难溶盐MA，其饱和溶液中的M+和A-的物质的量浓度之间存在关系：[M+][A-]=Ksp(常数)，现将足量的AgCl分别放在5mLH2O、10mL0.2mol/LMgCl2、20mL0.5mol/LNaCl和40mL0.3mol/L盐酸溶液中溶解达到饱和，各溶液中Ag+浓度数值依次为a、b、c、d,则它们之间大小顺序为A.adcbB.adb=cC.dbcaD.adbc8.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COOHCOOK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