高考化学二轮复习经典：水溶液中的离子平衡

专题七水溶液中的离子平衡【学法导航】1.能促进水的电离，并使溶液中C(H+)C(OH)的操作是（）（1）将水加热煮沸（2）向水中投入一小块金属钠（3）向水中通CO2（4）向水中通NH3（5）向水中加入明矾晶体（6）向水中加入NaHCO3固体（7）向水中加NaHSO4固体A.（1）（3）（6）（7）B.（1）（3）（6）C.（5）（7）D.（5）【答案】D【方法要领】本题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响，请按如下思路完成本题的解：本题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响？各自对水的电离平衡如何影响？结果任何（C(H+)与C(OH)相对大小）？归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。2.在0.1mol/l的NH3·H2O溶液中，下列关系正确的是A．C(NH3·H2O)＞C(OH)＞C(4NH)＞C(H+)B．C(4NH)＞C(NH3·H2O)＞C(OH)＞C(H+)C．C(NH3·H2O)＞C(4NH)＝C(OH)＞C(H+)D．C(NH3·H2O)＞C(4NH)＞C(H+)＞C(OH)【答案】A。【方法要领】NH3·H2O是一元弱酸，属于弱电解质，在水溶液中少部分发生电离（NH3·H2O4NH＋OH），所以C(NH3·H2O)必大于C(NH4+)及C(OH)。因为C(OH)＝C(H+)＋C(4NH)，所以C(OH)＞C(4NH)。综合起来，C(NH3·H2O)＞C（OH）＞C(4NH)＞C(H+)3.用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中C(COOCH3)＞C(Na+)，对该混合溶液的下列判断正确的是()A.C(H+)＞C(OH)B.C(CH3COOH)＋C(COOCH3)＝0.2mol/LC.C(CH3COOH)＞C(COOCH3)D.C(CH3COO-)＋C(OH)＝0.2mol/L答案：B方法要领：CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，CH3COOH的电离和CH3COONa的水解因素同时存在。已知C(COOCH3)＞C(Na+)，根据电荷守恒C(COOCH3)＋C(OH)＝C(Na+)＋C(H+)，可得出C(OH)＜C(H+)。说明混合溶液呈酸性，进一步推测出0.1mol/L的CH3COOH和0.1mol/L的CH3COONa溶液中，电离和水解这一对矛盾中起主要作用是电离，即CH3COOH的电离趋势大于COOCH3的水解趋势。根据物料守恒，可推出（B）是正确的［规律总结］1.电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。如NaHCO3溶液中：nC(Na+)＋nC(H+)＝nC(3HCO)＋2nC(23CO)＋nC(OH)推出：C(Na+)＋C(H+)＝C(3HCO)＋2C(23CO)＋C(OH)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的。如NaHCO3溶液中nC(Na+)：nC(C)＝1：1，推出：C(Na+)＝C(3HCO)＋C(23CO)＋C(H2CO3)3.质子守恒：电解质溶液中分子或离子得到或失去质子（H+）的物质的量应相等。例如在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物；NH3、OH、23CO为失去质子后的产物，故有以下关系：C(H3O+)+C(H2CO3)=C(NH3)+C(OH)+C(23CO)。4.（2008年天津理综第9题）醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHH＋＋CH3COO－，下列叙述不正确．．．的是（）A．醋酸溶液中离子浓度的关系满足：c（H＋）＝c（OH－）＋c（CH3COO－）B．0.10mol/L的CH3COOH溶液加水稀释，溶液中c（OH－）减小C．CH3COOH溶液中加入少量的CH3COONa固体，平衡逆向移动D．常温下，pH＝2的CH3COOH溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH＜7【答案】B【解析】根据电荷守恒，可得：c(H＋)=c(OH)+C(COOCH3)，故A项对；0.1mol/lCH3COOH在加水稀释过程中酸性减弱，即c(H＋)减小，而在一定温度下，C(H+)·C(OH)=Kw是一定值，故c(OH)增大，所以B错；在醋酸中加入醋酸钠，c(COOCH3)增大，所以平衡向左移动，故C对；pH=2的CH3COOH中pH=12的NaOH中c(H＋)=c(OH)，但由于醋酸是弱酸，部分电离，故醋酸的物质的量浓度大于NaOH，二者等体积混合后，醋酸过量，所以溶液显酸性，即pH＜7，所以D对规律：（1）弱酸在加入水稀释的过程中H+与弱酸根离子的浓度都在减小，只有对应的OH浓度在增加（如果改成氨水讨论的方法相同）（2）PH之和为14的酸与碱等体积混合后，若都是强的则呈中性，若有弱的溶液呈弱的一方的性质，（把选项D的溶液改为氨水与盐酸同样讨论，若使溶液呈中性则加入的弱的一方的体积应该少）5.（2008年江苏高考第12题）下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是A．pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合：c(H+)+c(M+)==c(OH)+c(A)B．pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液：c(NaOH)＜c(CH3COONa)＜c(Na2CO3)C．物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合：c(COOCH3)+2c(OH)==2c(H+)+c(CH3COOH)D．0.1mol·L-1的NaHA溶液，其pH=4：c(HA)＞c(H+)＞c(H2A)＞c(A2-)【答案】A、C【解析】选项A中无论酸HA与碱MOH强还是弱，反应后的溶液中总存在四种离子，根据电荷守恒，A正确，选项B中NaOH是强碱，电离呈碱性，CH3COONa和Na2CO3两种溶液是水解呈碱性，水解的程度很小，若PH相同的，所需要两者的物质的量浓度远大于NaOH溶液，而且酸越弱水解的程度越大，所需要浓度就越小c(NaOH)＜c(Na2CO3)＜c(CH3COONa)选项C中存在电荷守恒c(H+)+c(Na+)==c(OH)+c(COOCH3)，另不管溶液是电离还是水解，由于物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合，所以2c(Na+)==c(CH3COOH)+c(COOCH3)，把后面的等式代入到第一个等式中，则C正确，D选项是溶液呈碱性，酸式盐的水解大于电离的等式若酸式盐呈碱性电离大于水解就不成立了，D错误规律：（1）相同PH值的不同物质的浓度比较，若呈碱性则是强碱＜弱碱＜水解呈碱性的盐，水解程度大的盐＜水解程度小的盐（呈酸性的顺序也可以同理推出）（2）多元弱酸的酸式盐溶液NaHA，呈酸性与呈碱性时的不同是水解产物与电离产物的排序，还有就是H+与OH-的排序，如水解大于电离则c(H+)＞c(H2A)＞c(A2-)，若电离大于水解则c(OH)＞c(A2-)＞c(H2A)。6.以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度：难溶电解质Mg(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3溶解度/g9×10－41.7×10－61.5×10－43.0×10－9在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如：①为了除去氯化铵中的杂质Fe3＋，先将混合物溶于水，加入一定量的试剂反应，过滤结晶②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3＋，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2＋，先将混合物溶于水，加入一定量的H2O2，将Fe2＋氧化成Fe3＋，调节溶液的pH＝4，过滤结晶请回答下列问题：（1）上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe2＋、Fe3＋都被转化为而除去（2）①中加入的试剂应该选择_________为宜，其原因是________________________。（3）②中除去Fe3＋所发生的总反应的离子方程式为_____________________________。（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是__________________（填字母）。A．H2O2是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质、不产生污染B．将Fe2＋氧化为Fe3＋的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤C．调节溶液pH＝4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜D．Cu2+可以大量存在于pH＝4的溶液中E．在pH4的溶液中Fe3＋一定不能大量存在【答案】（1）氢氧化铁（2）氨水；不会引入新的杂质（3）2Fe3＋＋3Mg(OH)2==3Mg2+＋2Fe(OH)3（4）ACDE【解析】由于氢氧化铁相对于氢氧化亚铁溶解度小，沉淀所需要的PH值低，所以通常将Fe2＋氧化为Fe3＋然后再进行沉淀，沉淀中存在溶解平衡，所以当加入溶解度更小的沉淀剂时，沉淀会发生转化，因些加入氢氧化镁时会发生氢氧化镁溶解生成氢氧化铁沉淀，加入沉淀剂时一般不能引入新的杂质，所以加入时应该加入与溶液中主要离子相同的阴离子或阳离子，所以为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2＋，先将混合物溶于水，加入一定量的H2O2，将Fe2＋氧化成Fe3＋，然后可以加入含有氧化铜，氢氧化铜等物质规律：（1）利用沉淀平衡实现沉淀而除杂时，常加入与溶液中主要离子相同阳离子的难溶物进行处理，如除去氯化镁中的铁离子，可以加入氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁、碳酸氢镁等（2）除杂时不能引入新的杂质离子，如：将Fe2＋氧化为Fe3＋时，只能用H2O2、O3等，若溶液中原有氯离子，还可以考虑用氯水等，但不能加入溶液中不含有的离子。7.25ºC，若10体积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后，溶液呈中性，则混合之前，该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是_______________________【答案】a+b=13【解析】由题意知，本题为酸、碱混合后完全中和，根据中和反应的实质可知，酸中n(H+)与碱中n(OH-)相等，故有C(H+)酸V酸==C(OH-)碱V碱，由此关系列式可求得结果。【解答】设酸的pH为a，C(H+)酸=10-a，碱的pH为b，C(OH-)碱=10-14/10-b=10-(14-b)因为混合后溶液呈中性，所以C(H+)酸V酸==C(OH)碱V碱10-a×V=10-(14-b)×10V=10-(13-b)×V10-a=10-(13-b)两边取负对数：-lg10-a=-lg10-(13-b)，a=13-ba+b=13即酸的pH与碱的pH之和为13【典例精析】例1.某温度下纯水中C(H+)=2×10-7mol/L，则此时溶液中的C(OH)=___________。若温度不变，滴入稀盐酸使C(H+)=5×10-6mol/L，则此时溶液中的C(OH)=___________。【解析】由水电离产生的H+与OH-量始终相等，知纯水中C(H+)=C(OH)。根据纯水中C(H+)与C(OH)可求出此温度下水的Kw的值，由Kw的性质（只与温度有关，与离子浓度无关），若温度不变，稀盐酸中Kw仍为此值，利用此值可求出盐酸中的C(OH)。【答案】纯水中C(OH)=C(H+)=2×10-7mol/LKw=C(H+)·C(OH)=2×10-7×2×10-7=4×10-14稀盐酸中C(OH)=Kw/C(H+)=(4×10-14)/(5×10-6)=8×10-9mol/L例2.把0.02mol／LCH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合，则混合溶液中微粒浓度关系正确的是（）Ａ．C(COOCH3)＞C(Na+)Ｂ．C(CH3COOH)＞C(COOCH3)Ｃ.2C(H+)＝C(COOCH3)－C(CH3COOH)Ｄ．C(CH3COOH)+C(COOCH3)=0.01mol/L【解析】此题实质上是0.05mol/L的CH3COOH溶液和0.05mol/L的CH3COONa溶液的混合溶液。由电荷守恒关系可得：c（Ｈ