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    苏教版高中化学选择性必修1专题3水溶液中的离子反应第三单元专题重点突破七电解质溶液中粒子浓度关系学案
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    高中化学苏教版 (2019)选择性必修1专题3 水溶液中的离子反应第三单元 盐类的水解导学案

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    这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1专题3 水溶液中的离子反应第三单元 盐类的水解导学案,共11页。

    1.电荷守恒
    (1)含义:电解质溶液中无论存在多少种离子,溶液总是呈电中性,即阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带的负电荷总数。
    (2)应用:如Na2CO3溶液中存在Na+、CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) 、H+、OH-、HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) ,根据电荷守恒有n(Na+)+n(H+)=n(OH-)+n(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )+2n(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )或c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )+2c(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )。
    (3)意义:由电荷守恒可准确、快速地解决电解质溶液中许多复杂的离子浓度关系问题。在应用时,务必弄清电解质溶液中所存在的离子的全部种类,切勿忽略H2O电离所产生的H+和OH-。
    2.物料守恒
    (1)含义:在电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,某种元素的存在形式可能不同,但元素种类、每种元素的原子总数、不同元素之间原子数目之比都是保持不变的,称为物料守恒。它的数学表达式叫做物料恒等式或质量恒等式。
    (2)应用:如Na2S溶液中存在的物料守恒为c(Na+)=2[c(H2S)+c(S2-)+c(HS-)]。
    (3)意义:物料守恒能用于准确、快速地解决电解质溶液中复杂的离子、分子的物质的量浓度或物质的量关系的问题。在应用时,务必弄清电解质溶液中存在的变化(电离和水解反应),抓住物料守恒的实质。
    3.质子守恒
    (1)含义:质子守恒是指电解质溶液中粒子电离出的H+总数等于粒子接受的H+总数。
    (2)应用:如Na2S溶液中的质子转移如下:
    可得Na2S溶液中质子守恒关系为c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒关系也可由电荷守恒关系与物料守恒关系推导得到。
    [名师点拨] 分清主次关系
    (1)在多元弱酸的酸式强碱盐溶液中,既存在电离,又存在水解。应该全面分析,找出溶液中存在的平衡关系和主次关系,其中以电离为主的溶液呈酸性,如NaHSO3溶液、NaH2PO4溶液;以水解为主的溶液呈碱性,如NaHCO3溶液、NaHS溶液、Na2HPO4溶液等。
    (2)在弱酸(碱)和其强碱(酸)盐等量混合的溶液中,既存在弱电解质的电离平衡,又存在盐的水解平衡,应分析这两个过程的主次关系来确定结果。如CH3COOH和CH3COONa等量混合的溶液显酸性,而HCN和NaCN等量混合的溶液显碱性;再如NH3·H2O和NH4Cl等量混合的溶液显碱性。
    1.已知某一温度下,在0.1 ml·L-1的强电解质NaHA溶液中,c(H+)<c(OH-)。则下列关系式或说法一定不正确的是( )
    A.c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)
    B.c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 ml·L-1
    C.将上述溶液稀释至0.01 ml·L-1,c(H+)·c(OH-) 不变
    D.c(A2-)+c(OH-)=c(H+)+c(H2A)
    解析:选A 根据电荷守恒得:c(H+)+c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),故A项不正确;由元素质量守恒知:c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 ml·L-1,故B项正确;温度不变,则c(H+)·c(OH-)不变,故C项正确;由元素质量守恒关系式和电荷守恒关系式可得:c(H+)+c(H2A)=c(A2-)+c(OH-),故D项正确。
    2.0.1 ml·L-1的CH3COONH4溶液显中性,下列关于该溶液的说法正确的是( )
    A.该溶液中:c(CH3COO-)=c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )=0.1 ml·L-1
    B.该溶液中:c(CH3COOH)=c(NH3·H2O)=c(H+)=c(OH-)
    C.该溶液中:c(OH-)-c(CH3COOH)=c(H+)-c(NH3·H2O)
    D.该溶液中:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(NH3·H2O)+c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )=0.4 ml·L-1
    解析:选C 0.1 ml·L-1的CH3COONH4溶液显中性,则该溶液中c(H+)=c(OH-),而CH3COO-和NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 均会发生水解反应,则由电荷守恒可知,c(CH3COO-)=c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )<0.1 ml·L-1,A项错误;CH3COO-和NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 的水解程度相同,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) +H2ONH3·H2O+H+,又因溶液中的H+(或OH-)包括水解产生的H+(或OH-)和水电离产生的H+(或OH-)两部分,故c(CH3COOH)=c(NH3·H2O)<c(H+)=c(OH-),B项错误;由c(CH3COOH)=c(NH3·H2O),c(H+)=c(OH-)可知,c(OH-)-c(CH3COOH)=c(H+)-c(NH3·H2O),C项正确;根据物料守恒可知,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1 ml·L-1,c(NH3·H2O)+c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )=0.1 ml·L-1,D项错误。
    3.常温下,0.2 ml·L-1的一元酸HA与等浓度的NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中部分微粒组分及浓度如图所示,下列说法正确的是( )
    A.HA为强酸
    B.该混合液pH=7
    C.该混合溶液中:c(A-)+c(Y)=c(Na+)
    D.图中X表示HA,Y表示OH-,Z表示H+
    解析:选C 图中,A-浓度最大,X、Y、Z浓度依次减小,由题意知,两者反应生成0.1 ml·L-1的NaA溶液。由于A-浓度小于0.1 ml·L-1,说明A-水解,即HA是弱酸,A错误;由于A-水解,水解后溶液呈碱性,B错误;混合液中粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+),因此X表示OH-,Y表示HA,Z表示H+,c(A-)+c(Y)=c(Na+),C正确,D错误。
    4.一定温度下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是( )
    A.0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )+c(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )+c(OH-)
    B.Na2CO3溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )+2c(H2CO3)
    C.Na2S溶液中:c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
    D.pH相同的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液中c(Na+):③>①>②
    解析:选B 任何电解质溶液中都存在电荷守恒,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )+2c(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )+c(OH-),A错误;在Na2CO3溶液中:Na2CO3===2Na++CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) ,由于CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) +H2OHCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) +OH-,HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) +H2OH2CO3+OH-,故水电离出来的H+在溶液中的存在形式有HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) 、H2CO3、H+,根据质子守恒得c(OH-)=c(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )+2c(H2CO3)+c(H+),B正确;0.1 ml·L-1 Na2S溶液中,根据物料守恒得c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],C错误;NaOH是强碱,在水溶液中完全电离,醋酸根离子和次氯酸根离子水解使溶液显碱性,且醋酸根离子的水解能力小于次氯酸根离子,故pH相同的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液中c(Na+):①>②>③,D错误。
    突破二 溶液中粒子浓度的大小比较
    1.单一溶液中粒子浓度的大小比较
    (1)多元弱酸溶液
    根据多步电离分析知:一级电离>二级电离>三级电离。
    例如,0.1 ml·L-1 H3PO4溶液中离子间的关系是c(H+)>c(H2PO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(4)) )>c(HPO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) )>c(PO eq \\al(\s\up1(3-),\s\d1(4)) )>c(OH-)。
    (2)多元弱酸的正盐溶液
    根据弱酸根离子分步水解分析知:一级水解>二级水解。
    例如,0.1 ml·L-1 Na2S溶液中:
    一级水解:S2-+H2OHS-+OH-(主要)
    二级水解:HS-+H2OH2S+OH-(次要)
    故离子浓度的关系为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)。
    (3)多元弱酸的酸式盐溶液
    ①若离子的水解程度大于电离程度,溶液显碱性(如NaHCO3溶液)。
    0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中存在:
    水解:HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) +H2OH2CO3+OH-(主要)
    电离:HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) H++CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) (次要)
    水的电离:H2OH++OH-(极微弱)
    因水解程度>电离程度,故溶液呈碱性;溶液中微粒大小关系为
    c(Na+)>c(HCO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )>c(OH-)>c(H2CO3)>c(H+)>c(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )。
    ②若离子的水解程度小于电离程度,溶液呈酸性(如NaHSO3溶液)。
    0.1 ml·L-1 NaHSO3溶液中存在:
    电离:HSO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) H++SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) (主要)
    水解:HSO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) +H2OH2SO3+OH-(次要)
    水的电离:H2OH++OH-(极微弱)
    因电离程度>水解程度,故溶液呈酸性,溶液中微粒大小关系为
    c(Na+)>c(HSO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(3)) )>c(H+)>c(SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )>c(OH-)>c(H2SO3)。
    2.混合溶液中粒子浓度大小比较
    混合溶液中粒子浓度的大小比较,根据电离程度、水解程度的相对大小分析。
    (1)电离程度大于相应离子的水解程度
    例如等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液中存在:
    NH3·H2O的电离:
    NH3·H2ONH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) +OH-(主要)
    NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 的水解:NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) +H2ONH3·H2O+H+(次要)
    因为电离程度>水解程度,故混合溶液呈碱性。
    溶液中存在的电荷守恒式:c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),由于c(OH-)>c(H+),则c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(Cl-)。
    物料守恒式:c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )+c(NH3·H2O)=2c(Cl-)
    由于c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(Cl-),则c(Cl-)>c(NH3·H2O)
    故混合溶液中粒子浓度大小顺序为
    c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。
    再如等物质的量浓度的CH3COONa与CH3COOH的混合溶液呈酸性,溶液中粒子浓度大小顺序为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)。
    (2)电离程度小于相应离子的水解程度
    例如等物质的量浓度的NaCN和HCN的混合溶液中存在:
    CN-的水解:CN-+H2OHCN+OH-(主要)
    HCN的电离:HCNH++CN-(次要)
    因为水解程度>电离程度,故混合溶液呈碱性。
    溶液中各粒子浓度大小顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
    3.不同盐溶液中同一离子浓度的比较,要看溶液中其他离子对其电离或水解的影响。如在相同物质的量浓度的下列溶液中,①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4,c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )由大到小的顺序为③>①>②。
    1.在CH3COONa溶液中各离子的浓度由大到小排列顺序正确的是( )
    A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
    B.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
    C.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
    D.c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
    解析:选A 在CH3COONa溶液中由于CH3COO-的水解,使得c(Na+)>c(CH3COO-);并且由于水解,使溶液显碱性,故c(OH-)>c(H+);由于盐的水解程度比较小,所以c(CH3COO-)>c(OH-),即A项正确。
    2.常温下0.1 ml·L-1 ①CH3COOH溶液、②NaOH溶液、③CH3COONa溶液,下列叙述正确的是( )
    A.①中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
    B.①②等体积混合后,醋酸根离子浓度小于③的二分之一
    C.①③等体积混合以后,溶液呈酸性,则c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)
    D.①②等体积混合以后,水的电离程度比①③等体积混合的电离程度小
    解析:选B CH3COOH是弱电解质,电离是极其微弱的,溶剂水电离产生氢离子,所以①中c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-),故A错误;①②等体积混合后,两者恰好完全反应,所以浓度是原来的一半,但溶液的体积变大促进醋酸根离子的水解,所以①②等体积混合后,醋酸根离子浓度小于③的二分之一,故B正确;①③等体积混合以后,以醋酸的电离为主,所以溶液呈酸性,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+),故C错误;①②等体积混合恰好完全反应生成醋酸钠,醋酸钠是强碱弱酸盐,水解对水的电离起促进作用,而①③等体积混合以醋酸电离为主,溶液呈酸性,对水的电离起抑制作用,所①②等体积混合以后,水的电离程度比①③等体积混合的电离程度大,故D错误。
    3.已知某溶液中只存在OH-、H+、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Cl-四种离子,某同学推测其离子浓度大小顺序有以下几种
    ①c(Cl-)>c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(H+)>c(OH-)
    ②c(Cl-)>c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(OH-)>c(H+)
    ③c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
    ④c(Cl-)>c(H+)>c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(OH-)
    则:(Ⅰ)上述关系一定不正确的是________(填序号)。
    (Ⅱ)若溶液中只有一种溶质,则该溶液中离子浓度的大小关系为________(填序号)。
    (Ⅲ)若四种离子浓度关系有c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )=c(Cl-),则该溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)。
    解析:溶液中只存在OH-、H+、NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) 、Cl-四种离子时,c(Cl-)>c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(OH-)>c(H+)一定不正确,因为此时电荷不守恒;若溶液中只有一种溶质,则为NH4Cl溶液,该溶液中离子浓度的大小关系为c(Cl-)>c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )>c(H+)>c(OH-);若四种离子浓度关系有c(NH eq \\al(\s\up1(+),\s\d1(4)) )=c(Cl-),根据溶液中电荷守恒,有 c(OH-)=c(H+),则该溶液显中性。
    答案:② ① 中性
    突破三 利用图像分析溶液中粒子浓度的关系
    1.酸碱中和滴定图像
    抓五点破滴定图像
    例如:室温下,向20 mL 0.1 ml·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示:
    2.分布系数(δ)-pH图像
    注意:曲线交点时,曲线对应微粒浓度相等。
    1.25 ℃时,向20.00 mL NaOH溶液中逐滴加入某浓度的CH3COOH溶液。滴定过程中,溶液的pH与滴入CH3COOH溶液体积的关系如图所示,点②时NaOH溶液恰好被中和。则下列说法中错误的是( )
    A.CH3COOH溶液的浓度为0.1 ml·L-1
    B.图中点①到点③所示溶液中,水的电离程度先增大后减小
    C.点④所示溶液中存在:c(CH3COOH)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
    D.滴定过程中会存在:c(Na+)>c(CH3COO-)=c(OH-)>c(H+)
    解析:选C 根据图像分析,滴定前NaOH溶液的pH=13,则氢氧化钠溶液的浓度为0.1 ml·L-1,点②时氢氧化钠恰好被中和,消耗醋酸溶液20 mL,则醋酸溶液的浓度为0.1 ml·L-1,A正确;图中点①到点③所示溶液中,随着滴入醋酸溶液,水电离被抑制的程度减小,即水的电离程度增大,恰好反应后继续滴加醋酸,对水的电离起到抑制作用,即图中点①到点③所示溶液中,水的电离程度先增大后减小,B正确;点④所示溶液是等浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液,根据物料守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),则c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-),C错误;滴定过程中, 醋酸钠和氢氧化钠混合溶液中会有c(Na+)>c(CH3COO-)=c(OH-)>c(H+),D正确。
    2.25 ℃时,在25 mL 0.1 ml·L-1 NaOH溶液中,逐滴加入0.2 ml·L-1 CH3COOH溶液,溶液的pH与醋酸体积的关系如图所示,下列分析正确的是( )
    A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
    B.B点的横坐标a=12.5
    C.水的电离程度:D>C>B
    D.D点时溶液中有:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
    解析:选A A项,达到滴定终点时溶液显碱性,应该选用酚酞作为指示剂,正确;B项,当a=12.5时,氢氧化钠和醋酸的物质的量之比为1∶1,恰好完全反应生成CH3COONa,CH3COONa为强碱弱酸盐,溶液显碱性,与溶液pH=7不符,错误;C项,B点时溶液显中性,则醋酸过量,D点时溶液显酸性,醋酸过量更多,水的电离受到抑制,则水的电离程度:D3.室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 ml·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
    A.三种酸的电离常数关系:K(HA)>K(HB)>K(HD)
    B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
    C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
    D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:
    c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
    解析:选C 根据起点pH:HA<HB<HD知,酸性:HA>HB>HD,根据酸性越强,酸的电离常数越大,则K(HA)>K(HB)>K(HD),故A项正确;根据P点时横坐标中和百分数为50%知,c(HB)∶c(NaB)=1∶1,根据纵坐标pH<7知,酸的电离程度大于盐的水解程度,故B项正确;根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)和pH=7知c(Na+)=c(A-),同理c(Na+)=c(B-)、c(Na+)=c(D-),根据中和原理知溶液显中性时需要的NaOH的量不同,故c(Na+)不相同,则c(A-)、c(B-)、c(D-)三者不相同,C项错误;当中和百分数都达到100%时,溶液为NaA、NaB、NaD的混合物,则c(OH-)=c(HA)+c(HB)+c(HD)+c(H+),即 c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D项正确。
    4.室温下,0.1 ml·L-1的某二元酸H2A溶液中,逐渐加入NaOH溶液,可能存在的含A粒子的物质的量分数φ随pH变化的关系如图所示,下列说法正确的是( )
    A.H2A的电离方程式:H2AH++HA-
    B.pH=5时,在NaHA和Na2A的混合溶液中:c(HA-)∶c(A2-)=1∶10
    C.等物质的量浓度的NaHA和Na2A溶液等体积混合,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A2-)>c(HA-)
    D.Na2A溶液中必存在:c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+2c(H2A),各粒子浓度均大于0
    解析:选C 二元酸H2A溶液中不存在H2A分子,说明第一步完全电离,则H2A的电离方程式为H2A===H++HA-、HA-H++A2-,A项错误;由图中pH=3时的数据,可求得HA-的电离平衡常数Ka= eq \f(c(H+)·c(A2-),c(HA-)) =1×10-3,温度不变,电离常数不变,pH=5时电离常数Ka= eq \f(c(H+)·c(A2-),c(HA-)) = eq \f(1×10-5×c(A2-),c(HA-)) =1×10-3,解得c(HA-)∶c(A2-)=1∶100,B项错误;由HA-的电离常数可知,等物质的量浓度的NaHA和Na2A的混合溶液中,HA-的电离程度大于A2-的水解程度,故离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A2-)>c(HA-),C项正确;二元酸H2A的电离方程式为H2A===H++HA-、HA-H++A2-,Na2A溶液中不存在H2A分子,c(H2A)=0,D项错误。
    抓反应的“起始”点
    判断酸、碱的相对强弱
    抓反应的“一半”点
    判断是哪种溶质的等量混合
    抓溶液的“中性”点
    判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足
    抓“恰好”反应点
    判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性
    抓反应的“过量”点
    判断溶液中的溶质,判断哪种物质过量
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