秘籍11 水溶液中的离子平衡-备战2023年高考化学抢分秘籍（新高考专用）

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秘籍11 水溶液中的离子平衡
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电离平衡、离子浓度的大小比较、盐的水解、金属腐蚀的综合分析及应用

水溶液中的离子平衡是化学平衡的延伸和应用，也是高考中考点分布较多的内容之一。其中沉淀溶解平衡是新课标中新增的知识点，题型主要是选择题和填空题，其考查主要内容有：①电离平衡。②酸、碱混合溶液酸碱性的判断及pH的简单计算。③盐对水电离平衡的影响及盐溶液蒸干(或灼烧)后产物的判断。④电解质溶液中离子浓度的大小比较。⑤沉淀的溶解平衡及沉淀的转化。
从高考命题的变化趋势来看，溶液中离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化是主流试题。此类题目考查的内容既与盐的水解有关，又与弱电解质的电离平衡有关。题目不仅偏重考查粒子的浓度大小顺序，而且还侧重溶液中的各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)关系的考查，从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。

考点一、强、弱电解质与化学键的关系
一般电解质的键型不同，电离程度就不同，已知典型的离子化合物，如强碱(NaOH、KOH等)、大部分盐类(如NaCl、CaCl2)以及强极性共价化合物(如HCl、H2SO4)，在水分子作用下能够全部电离，我们称这种在水溶液中能够完全电离的物质为强电解质。而含弱极性键的共价化合物如CH3COOH、NH3·H2O、H2O等，在水中仅部分电离，为弱电解质。但是，仅从键型来区分强、弱电解质是不全面的，即使强极性共价化合物也有属于弱电解质的情况，如HF。
考点二、弱电解质的判断
在中学化学电解质溶液这一知识点的学习中，常常需要根据一些性质对强弱电解质进行有关判断和分析，属于高考的热点。现以弱酸为例进行分析，常见的判断方法有：
（1）测定已知物质的量浓度的弱酸的pH。如已知酸HB，物质的量浓度为0.01 mol·L－1，若为强酸，则完全电离，c(H＋)＝0.01 mol·L－1，pH＝2；若为弱酸，则部分电离，c(H＋)2。
（2）取一定体积的酸HB溶液(设取1体积)，测定其pH，稀释至体积扩大100倍，再测定其pH。若pH增大2个单位，则为强酸；若pH增大小于2个单位，则为弱酸。
（3）取酸HB对应的钠盐溶液，测定其pH。若pH＝7，则为强酸；若pH>7，则为弱酸。
（4）取体积和pH相同的酸HB溶液和盐酸，分别加入足量的锌粒，若HB产生H2的速率大且量多，说明是弱酸。
（5）分别取等体积等pH的酸HB和盐酸进行中和滴定，若达到终点时酸HB消耗的同浓度的NaOH溶液体积大，说明HB为弱酸。
（6）分别取相同物质的量浓度的酸HB溶液和盐酸，测其导电性，若酸HB溶液的导电能力弱，说明HB为弱酸。
（7）分别取相同pH的酸HB溶液和盐酸，向其中加入NaCl晶体和NaB晶体，振荡，待晶体溶解后，盐酸的pH几乎不变，若酸HB溶液的pH增大，说明HB为弱酸。
考点三、盐类水解的应用
1．实验室配制和储存易水解的盐溶液
配制FeCl3溶液时加入一定量酸(盐酸)，防止铁离子水解；
配制CuSO4溶液时加入少量硫酸，防止铜离子水解。
2．某些活泼金属与强酸弱碱盐反应
Mg放入NH4Cl、CuCl2、FeCl3溶液中产生氢气。
3．制备Fe(OH)3胶体
沸水中滴加FeCl3溶液，产生红褐色胶体。
Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋
4．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、三氯化铁(FeCl3)等净水
Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋
Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋
原因：胶体吸附性强，可起净水作用。
5．苏打(Na2CO3)洗涤去油污
CO32－＋H2O＝HCO3－＋OH－，加热，去油污能力增强。
原因：加热，促进CO32－ 的水解，碱性增强，去油污能力增强。
6．泡沫灭火器原理
成分：NaHCO3、Al2(SO4)3
NaHCO3水解：HCO 3－ ＋H2OH2CO3＋OH－碱性
Al2(SO4)3水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋酸性
原理：当两盐混合时，氢离子与氢氧根离子结合生成水，双方相互促进水解：3HCO3－＋Al3＋＝Al(OH)3↓＋3CO2↑
7．施用化肥
普钙【Ca(H2PO4)2】、铵态氮肥不能与草木灰(K2CO3)混用
原因：K2CO3水解显碱性：CO32－＋H2OHCO 3－＋OH－
3Ca(H2PO4)2＋12OH－＝Ca3(PO4)2↓＋12H2O＋4PO43-
NH4+ ＋OH－＝NH3↑＋H2O　降低肥效
8．判断盐溶液的酸碱性或pH
如相同物质的量浓度的下列溶液：NaCl、KHSO4、NaH2PO4、Na2HPO4、CH3COOH，pH由大到小的顺序为Na3PO4＞Na2HPO4＞NaCl＞CH3COOH＞KHSO4
9．比较盐溶液中离子浓度的大小
如Na2CO3溶液中，各离子浓度大小的顺序为c(Na＋)＞c(CO32－ )＞c(OH－)＞c(HCO3－ )＞c(H＋)
10．加热蒸发盐溶液析出固体
不水解、不分解的盐的溶液加热蒸干时，析出盐的晶体，如NaCl。能水解，但生成的酸不挥发，也能析出该盐的晶体，如Al2(SO4)3。能水解，但水解后生成的酸有挥发性，则析出金属氢氧化物，若蒸干后继续加热，则可分解为金属氧化物，如AlCl3、FeCl3。若盐在较低温度下受热能分解，则加热蒸干其溶液时，盐已分解，如Ca(HCO3)2。
11．判断盐所对应酸的相对强弱
如已知物质的量浓度相同的两种盐溶液NaA和NaB，其溶液的pH前者大于后者，则酸HA和HB的酸性强弱为HB＞HA。
12．判断盐溶液中离子种类多少(如Na3PO4溶液中存在哪些离子。)
13．某些试剂的实验室贮存，如Na2CO3溶液、Na3PO4溶液、Na2SiO3溶液等不能贮存于磨口玻璃瓶中。
14．证明弱酸或弱碱的某些实验要考虑盐的水解，如证明Cu(OH)2为弱碱时，可用CuCl2溶液能使蓝色石蕊试纸变红(显酸性)证之。
15．除杂：①采用加热的方法来促进溶液中某些盐的水解，使之生成氢氧化物沉淀，以除去溶液中某些金属离子。例如，不纯的KNO3溶液中常含有杂质Fe3＋，可用加热的方法来除去KNO3溶液中所含的Fe3＋。
②向MgCl2、FeCl3的混合溶液中加入MgO以除去FeCl3。
16．如果溶液浓度较低，可以利用水解反应来获得纳米材料(氢氧化物可变为氧化物)。如果水解程度很大，还可用于无机化合物的制备，如制TiO2：
TiCl4＋(x＋2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓＋4HCl
所得TiO2·xH2O经焙烧 得TiO2。
17．判断溶液中离子能否共存
如Al3＋、Fe3＋与CO32－ 、HCO3－ 在溶液中不能大量共存，因为能发生双水解反应。
考点四、沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①加沉淀剂，如向AgNO3溶液中加入NaCl可生成沉淀；②调节pH，如向一定浓度的CuSO4和 FeSO4的混合溶液中先加入H2O2氧化FeSO4，使Fe2＋转化为Fe3＋，再加入CuO或Cu(OH)2调节pH至约等于4，使得Fe3＋的水解平衡右移转化为沉淀，而Cu2＋没有沉淀从而达到除杂的目的。
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法，如CaCO3溶于盐酸；②盐溶液溶解法，如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液；③氧化还原溶解法，如Ag2S溶于稀HNO3；④配位溶解法，如AgCl溶于氨水。
(3)沉淀的转化
溶解能力相对较强的沉淀易向溶解能力相对较弱的沉淀转化，如


技法一、关于pH值的计算
1．单一溶液pH的计算
强酸溶液(HnA)，其物质的量浓度为c mol/L，则：c(H＋)＝nc mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lgnc；强碱溶液[B(OH)n]，其物质的量浓度为c mol/L，则c(OH－)＝nc mol/L，c(H＋)＝ mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc。
2．强酸、强碱混合液的pH计算
(1)强酸与强酸混合求pH
①非等体积混合
c(H＋)＝，然后再求pH。
②等体积混合可近似计算pH＝pH小＋0.3
(2)强碱与强碱混合求pH
①非等体积混合
先计算：c(OH－)＝，
再求c(H＋)＝，最后求pH。
②等体积混合，可近似计算pH＝pH大－0.3。
(3)强酸与强碱混合
①恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7。
②酸过量：
先求c(H＋)余＝，再求pH。
③碱过量：
先求c(OH－)余＝，再求c(H＋)＝，然后求pH。
技法二、常见误差分析
以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)为例，
常见的因操作不正确而引起的误差有：
步骤
操作
V(标准)
c(待测)
洗涤
酸式滴定管未用标准溶液润洗
变大
偏高
碱式滴定管未用待测溶液润洗
变小
偏低
锥形瓶用待测溶液润洗
变大
偏高
锥形瓶洗净后还留有蒸馏水
不变
无影响
取液
放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失
变小
偏低
滴定
酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失
变大
偏高
振荡锥形瓶时部分液体溅出
变小
偏低
部分酸液滴出锥形瓶外
变大
偏高
读数
滴定前读数正确，滴定后俯视读数(或前仰后俯)
变小
偏低
滴定前读数正确，滴定后仰视读数(或前俯后仰)
变大
偏高

例1.实验测得浓度均为的溶液和溶液的pH随温度的变化情况如图所示。下列说法错误的是

A．时，的电离平衡常数约为
B．后，溶液的pH随温度的升高而增大的原因可能是的挥发
C．升高温度，溶液中减小，增大，pH减小
D．溶液中存在：
2．某研究小组为探究沉淀能否由一个溶解度较小的物质转化为溶解度较大的物质，设计了如图所示实验流程。
100mL0.1mol/LNa2SO4
已知：该温度下，Ksp(BaSO4)=1×10-10，Ksp(BaCO3)=5×10-9，Na2CO3的溶解度为33g。忽略体积变化，下列说法错误的是
A．经过步骤①，溶液中c(Na+)=c(Cl-)
B．经过步骤②，溶液中10c(Cl-)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)+c(SO)
C．经过步骤②，约有40%的BaSO4转化为BaCO3
D．只要步骤②中Na2CO3过量，步骤③后沉淀无剩余
3．室温下，取10mL0.1mol·L-1某二元酸H2A，滴加0.1mol·L-1溶液。已知：H2A→H++HA-，HA-H++A2-，下列说法不正确的是
A．0.1mol·L−1 H2A溶液中有c(H+)-c(OH−)-c(A2−)= 0.1mol·L−1
B．当滴加至中性时，溶液中c(Na+)=2c(A2−)+c(HA−)，用去溶液的体积小于10mL
C．当用去溶液体积10mL时，溶液的，此时溶液中有c(A2−)=c(H+)-c(OH−)
D．当用去溶液体积20mL时，此时溶液中有c(Na+)=2c(HA-)+2c(A2−)
1．（2023·浙江温州·统考二模）探究的性质，根据实验方案和现象，下列结论不正确的是

实验方案
现象
结论
A
测定均为离子化合物的和
的熔点更高
中离子键强于中离子键
B
常温下，测定溶液的

发生了水解
C
向溶液中滴加1滴酸性溶液
紫色褪去，溶液澄清
将氧化为
D
向溶液中加入
产生淡黄色沉淀
将氧化为
2．（2023·河北·统考模拟）草酸(H2C2O4)是一种常见的二元弱酸，0.010mol/L的H2C2O4溶液中H2C2O4、和的物质的量分数δ(X)随pH变化如图。下列说法正确的是

A．曲线①表示的物质的量分数δ(X)随pH变化关系
B．NaHC2O4溶液中c(OH-)＞c(H+)
C．0.01mol/LNaHC2O4溶液中，c()+c(OH-)=c(H+)+c(H2C2O4)
D．反应H2C2O4+2的化学平衡常数为10-5.4
3．（2023·北京房山·统考一模）某温度下，将pH和体积均相同的HCl和溶液分别加水稀释，其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述不正确的是

A．稀释前溶液的浓度：
B．溶液中水的电离程度：b点a点>c点
B．a点到c点过程中，b点溶液中水的电离程度最小
C．a点离子浓度的大小关系为：[NH]>[SO]>[H+]>[OH-]
D．b点到c点过程中，发生的离子方程式为：Al(OH)3+OH-=AlO+2H2O
10．（2023·宁夏银川·统考一模）为了更好地表示溶液的酸碱性，科学家提出了酸度(AG)的概念：AG=lg。常温下，用0.1mol•L-1NaOH溶液滴定20mL0.1mol•L-1HCN溶液，溶液的酸度(AG)随滴入的NaOH溶液体积的变化如图所示(滴定过程中温度的变化忽略不计)，已知100.8≈6.3，下列说法正确的是

A．滴定过程中逐渐增大
B．常温下，HCN的电离常数Ka≈6.3×10-10
C．滴定过程中水电离出c(H+)先减小后增大
D．当V=10mL时，溶液中存在c(H+)+c(HCN)=c(OH-)+c(CN-)
11．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模）电位滴定是利用溶液电位突变指示终点的滴定法。在化学计量点附近，被测离子浓度发生突跃，指示电极电位(ERC)也产生了突跃，进而确定滴定终点的位置。常温下，用cmol/L盐酸标准溶液测定VmL某纯碱样品溶液中NaHCO3的含量(其它杂质不参与反应)，电位滴定曲线如图所示。下列说法正确的是

A．水的电离程度：c＞b＞a
B．a点溶液中存在关系：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CO)+c(HCO)+c(Cl-)
C．VmL该纯碱样品溶液中含有NaHCO3的质量为0.084cg
D．c点指示的是第二滴定终点，b到c过程中存在c(Na+)＜c(Cl-)
12．（2023·浙江·校联考二模）某研究小组利用电位滴定法研究盐酸滴加亚磷酸钠溶液过程中的化学变化，得到电极电位U和溶液pH随盐酸滴加的体积变化曲线如图所示。下列说法不正确的是

[已知：①电位滴定法的原理：在化学计量点附近，被测离子浓度发生突跃，指示电极电位也发生了突跃，进而确定滴定终点。②亚磷酸是二元弱酸，其电离常数分别是，]
A．a点对应溶液的溶质为和，
B．第二次电极电位突跃发生的化学反应为：
C．c点对应的溶液中可能存在：
D．水的电离程度：a＞b
13．（2023·辽宁·校联考二模）以镁铝复合氧化物(MgO－Al2O3)为载体的负载型镍铜双金属催化剂(Ni－Cu/MgO－Al2O3)是一种新型高效加氢或脱氢催化剂，其制备流程如图(常温下，Ksp[Cu(OH)2]=2.21×10-20，Ksp[Al(OH)3]=1.30×10-33，)，以下说法错误的是

A．常温下，若“悬浊液”中=1.7×109，则溶液的pH=10
B．“晶化”过程中，需保持恒温60℃，可采用的加热方式为水浴加热
C．“还原”过程中所发生反应的化学方程式为NiO+H2Ni+H2O，CuO+H2Cu+H2O
D．洗涤过程中，检验滤饼是否洗净的方法是取上层清液于试管中，先滴加稀盐酸，再滴加氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则已洗净
14．（2023·上海闵行·统考二模）室温下，甲、乙两烧杯均盛有20mLpH=4的醋酸溶液，向乙烧杯中加水稀释至pH=5，对此时两烧杯中溶液描述正确的是
A．溶液体积：10V甲>V乙
B．水电离出的H+浓度：c(H+)甲=10c(H+)乙
C．若分别用pH=10的NaOH溶液恰好完全中和，所得溶液的pH：甲>乙
D．若分别与10mLpH=10的NaOH溶液反应，所得溶液的pH：甲>乙
15．（2023·全国·模拟）常温下，用盐酸滴定溶液时，溶液pH随滴定百分率的变化如图所示。已知：b点溶液中，，，。下列说法错误的是

A．a点的溶液中：
B．b点溶液的pH约为8.3
C．煮沸的目的是除去溶解的，使突跃变大，冷却后继续滴定到终点
D．滴定过程可选用酚酞、甲基橙双指示剂
16．（2023·浙江嘉兴·统考二模）如图为某实验测得溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。下列说法不正确的是

A．ab段，随温度升高而增大
B．a点溶液和d点溶液的相同
C．a点时，
D．bc段可能发生反应：
17．（2023·吉林延边·统考二模）H2A为二元弱酸，常温下将0.1mol·L-1的NaOH溶液滴入20mL0.1mol·L-1的NaHA溶液中，溶液中HA-(或A2-)的分布系数δ、NaOH溶液体积V与pH的关系如图所示。
[已知： δ(HA-)= ]

下列叙述正确的是
A．曲线a表示的是A2-的分布系数变化曲线
B．H2A的第二步电离平衡常数的数量级为10-6
C．n点对应的溶液中，2c(H+)+c(HA -)- 2c(OH- )=c(A2-)-3c(H2A)
D．在n、p、q三点中，水的电离程度大小关系为： n>p>q
18．（2023·浙江温州·统考二模）在一定温度下，氨气溶于水的过程及其平衡常数为：，， K2，其中p为NH3(g)的平衡压强，c(NH3)为NH3在水溶液中的平衡浓度，下列说法正确的是
A．氨水中
B．氨水中，
C．相同条件下，浓氨水中的大于稀氨水中的
D．在该温度下，氨气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)
19．（2023春·湖南长沙·高三长沙一中校考）电位滴定是利用溶液电位突变指示终点的滴定法。在化学计量点附近，被测离子浓度发生突跃，指示电极电位(ERC)也产生了突跃，进而确定滴定终点的位置。常温下，用盐酸标准溶液测定xmL某纯碱样品溶液中的含量(其他杂质不参与反应)，电位滴定曲线如图所示。下列说法错误的是

A．水的电离程度：
B．a点溶液中：，c点溶液中滴入2滴甲基橙溶液一定变黄色
C．xmL该纯碱样品溶液中含有的质量为0.084cg
D．b到c过程中存在
20．（2023·河南郑州 ·统考模拟）常温下，一元碱BOH的Kb(BOH)=1.0×10-5。在某体系中，离子不能穿过隔膜，BOH分子可自由穿过隔膜(如图所示)，溶液中c总(BOH)= c(BOH)+c(B+ )，当达到平衡时，下列叙述正确的是

A．常温下，0.1 mol ·L-1一元碱BOH溶液的pH≈12
B．根据电荷守恒，溶液I和Ⅱ中都存在c(B+ )+c(H+)=c(OH—)
C．溶液I和Ⅱ中的c(B+ )相等
D．溶液I中BOH的电离度为：