【题源解密】专题09 水溶液中的离子平衡-2024高考化学题源解密（全国通用）

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高考命题专家命制高考试题时绝非凭空杜撰，必有命题的原始模型（“题根”）和命题着力点（“题眼”），对“题根”与“题眼”进行深入的探求与拓展可构造出高考母题。
命题人拿来千变万化为难你们的历年真题，本质上也是从这有限的母题中衍生出来的。母题的重要性不言而喻。
专题九 水溶液中的离子平衡
目录：
2023年真题展现
考向一 电离平衡与溶液的pH值
考向二 溶度积常数及其应用
考向三 沉淀溶解平衡及其应用
考向四 酸碱中和滴定与离子浓度大小比较
考向五 电离平衡的综合应用
真题考查解读
近年真题对比
考向一 强、弱电解质的判断与比较
考向二 溶液的pH及其应用
考向三 酸碱中和滴定
考向四 滴定曲线分析
考向五 盐类水解的实质及规律
考向六 盐类水解的应用
考向七 沉淀溶解平衡的应用
考向八 溶度积常数的应用与计算
考向九 沉淀溶解平衡曲线的理解与应用
命题规律解密
名校模拟探源
易错易混速记
考向一 电离平衡与溶液的pH值
1.（2023·浙江选考1月第13题）甲酸（CH3COOH）是重要的化工原料。工业废水中的甲酸及其盐，通过离子交换树脂(含固体活性成分R3N，R为烷基)因静电作用被吸附回收，其回收率(被吸附在树脂上甲酸根的物质的量分数)与废水初始pH关系如图(已知甲酸)，下列说法不正确的是（ ）
A. 活性成分R3N在水中存在平衡：
B. pH=5的废水中
C. 废水初始，随pH下降，甲酸的电离被抑制，与R3NH+作用的HCOO-数目减少
D. 废水初始，离子交换树脂活性成分主要以R3NH+形态存在
【答案】D
【解析】由图可知，R3N溶液呈碱性，溶液中存在如下平衡，故A正确；由电离常数公式可知，溶液中=，当溶液pH为5时，溶液中==18，故B正确；由图可知，溶液pH为2.4时，废水中的甲酸及其盐回收率最高，当溶液中pH小于2.4时，随溶液pH下降，溶液中氢离子浓度增大，甲酸的电离被抑制，溶液中甲酸根个离子浓度减小，与R3NH+作用的数目减小，故C正确；由图可知，R3N溶液呈碱性，溶液中存在如下平衡，当废水初始pH大于5时，平衡向左移动，离子交换树脂活性成分主要以R3N形态存在，故D错误。
考向二 溶度积常数及其应用
2.（2023·浙江选考1月第15题）碳酸钙是常见难溶物，将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡：
[已知，，的电离常数]，下列有关说法正确的是（ ）
A. 上层清液中存在
B. 上层清液中含碳微粒最主要以形式存在
C. 向体系中通入CO2气体，溶液中保持不变
D. 通过加溶液可实现向的有效转化
【答案】B
【解析】上层清液为碳酸钙的饱和溶液，碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子，因此，A错误；根据Ka2=4.7×10-11可得，则碳酸根的水解平衡常数为，说明碳酸根的水解程度较大，则上层清液中含碳微粒主要为碳酸氢根离子，B正确；向体系中通入CO2，，c(CO32-)减小，CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)+CO32-(aq)正向移动，溶液中钙离子浓度增大，C错误；由题干可知，，，碳酸钙比硫酸钙更难溶，加入硫酸钠后碳酸钙不会转化成硫酸钙，D错误。
3.（2023·辽宁卷第15题）某废水处理过程中始终保持H2S饱和，即，通过调节pH使和形成硫化物而分离，体系中与关系如下图所示，c为和的浓度，单位为。已知，下列说法正确的是 （ ）

A. B. ③为与的关系曲线
C. D.
【答案】D
【解析】已知H2S饱和溶液中随着pH的增大，H2S的浓度逐渐减小，HS-的浓度增大，S2-浓度逐渐增大，则有-lgc(HS-)和-lg(S2-)随着pH增大而减小，且相同pH相同时，HS-浓度大于S2-，即-lgc(HS-)小于-lg(S2-)，则Ni2+和Cd2+浓度逐渐减小，且即当c(S2-)相同时，c(Ni2+)＞c(Cd2+)，则-lgc(Ni2+)和-lg(Cd2+)随着pH增大而增大，且有-lgc(Ni2+)小于-lg(Cd2+)，由此可知曲线①代表Cd2+、②代表Ni2+、③代表S2-，④代表HS-，据此分析结合图像各点数据进行解题。由分析可知，曲线①代表Cd2+、③代表S2-，由图示曲线①③交点可知，此时c(Cd2+)=c(S2-)=10-13ml/L，则有，A错误；由分析可知，③为pH与的关系曲线，B错误；由分析可知，曲线④代表HS-，由图示曲线④两点坐标可知，此时c(H+)=10-1.6ml/L时，c(HS-)=10-6.5ml/L，或者当c(H+)=10-4.2 ml/L时，c(HS-)=10-3.9 ml/L，，C错误；已知Ka1Ka2==，由曲线③两点坐标可知，当c(H+)=10-4.9ml/L时，c(S2-)=10-13ml/L，或者当c(H+)=10-6.8ml/L时，c(S2-)=10-9.2ml/L，故有Ka1Ka2===10-21.8，结合C项分析可知，Ka1=10-7.1故有，D正确。
考向三 沉淀溶解平衡及其应用
4.（2023·北京卷第14题）利用平衡移动原理，分析一定温度下在不同pH的体系中的可能产物。
已知：i.图1中曲线表示体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系。
ii.2中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合；曲线Ⅱ的离子浓度关系符合[注：起始，不同下由图1得到]。
下列说法不正确的是 （ ）
A. 由图1，
B. 由图2，初始状态，无沉淀生成
C. 由图2，初始状态，平衡后溶液中存在
D. 由图1和图2，初始状态pH=8、，发生反应：
【答案】C
【解析】水溶液中的离子平衡 从图1可以看出pH=10.25时，碳酸氢根离子与碳酸根离子浓度相同，A项正确；从图2可以看出pH=11、时，该点位于曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的下方，不会产生碳酸镁沉淀或氢氧化镁沉淀，B项正确；从图2可以看出pH=9、时，该点位于曲线Ⅱ的上方，会生成碳酸镁沉淀，根据物料守恒，溶液中，C项错误；pH=8时，溶液中主要含碳微粒是，pH=8、时，该点位于曲线Ⅱ的上方，会生成碳酸镁沉淀，因此反应的离子方程式为，D项正确。
考向四 酸碱中和滴定与离子浓度大小比较
5.（2023·湖南卷第12题）常温下，用浓度为的标准溶液滴定浓度均为的和的混合溶液，滴定过程中溶液的随()的变化曲线如图所示。下列说法错误的是（ ）

A. 约为
B. 点a：
C. 点b：
D. 水的电离程度：
【答案】D
【解析】NaOH溶液和HCl、CH3COOH混酸反应时，先与强酸反应，然后再与弱酸反应，由滴定曲线可知，a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水，CH3COOH未发生反应，溶质成分为NaCl和CH3COOH；b点时NaOH溶液反应掉一半的CH3COOH，溶质成分为NaCl、CH3COOH和 CH3COONa；c点时NaOH溶液与CH3COOH恰好完全反应，溶质成分为NaCl、CH3COONa；d点时NaOH过量，溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH，据此解答。由分析可知，a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH，c(CH3COOH)=0.0100ml/L，c(H+)=10-3.38ml/L，=
=10-4.76，故A正确；a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液，存在物料守恒关系c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)，故B正确；点b溶液中含有NaCl及等浓度的CH3COOH和 CH3COONa，由于pHy，故D正确。
考向七 沉淀溶解平衡的应用
13.（2022·湖南卷）室温时，用的标准溶液滴定浓度相等的、和混合溶液，通过电位滴定法获得与的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于时，认为该离子沉淀完全。，，)。下列说法正确的是（ ）
A. a点：有白色沉淀生成 B. 原溶液中的浓度为
C. 当沉淀完全时，已经有部分沉淀 D. b点：
【答案】C
【解析】向含浓度相等的 Cl-、 Br-和 I-混合溶液中滴加硝酸银溶液，根据三种沉淀的溶度积常数，三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-，根据滴定图示，当滴入4.50mL硝酸银溶液时，Cl-恰好沉淀完全，此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50mL×10-3L/mL×0.1000ml/L=4.5×10-4ml，所以Cl-、 Br-和 I-均为1.5×10-4ml。I-先沉淀，AgI是黄色的，所以a点有黄色沉淀AgI生成，故A错误；原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4ml，则I-的浓度为=0.0100ml⋅L-1，故B错误；当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5ml/L)，溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8ml/L，若Cl-已经开始沉淀，则此时溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3ml/L，原溶液中的c(Cl-)= c(I-)=0.0100ml⋅L-1，则已经有部分Cl-沉淀，故C正确；b点加入了过量的硝酸银溶液，Ag+浓度最大，则b点各离子浓度为：，故D错误。
考向八 溶度积常数的应用与计算
14.（2022·山东卷）工业上以为原料生产，对其工艺条件进行研究。现有含的、溶液，含的、溶液。在一定pH范围内，四种溶液中随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 反应的平衡常数
B.
C. 曲线④代表含的溶液的变化曲线
D. 对含且和初始浓度均为的混合溶液，时才发生沉淀转化
【答案】D
【解析】硫酸是强酸，溶液pH变化，溶液中硫酸根离子浓度几乎不变，则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变，pH相同时，溶液中硫酸根离子越大，锶离子浓度越小，所以曲线①代表含硫酸锶固体的0.1ml/L硫酸钠溶液的变化曲线，曲线②代表含硫酸锶固体的1ml/L硫酸钠溶液的变化曲线；碳酸是弱酸，溶液pH减小，溶液中碳酸根离子离子浓度越小，锶离子浓度越大，pH相同时，1ml/L碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度大于0.1ml/L碳酸钠溶液，则曲线③表示含碳酸锶固体的0.1ml/L碳酸钠溶液的变化曲线，曲线④表示含碳酸锶固体的1ml/L碳酸钠溶液的变化曲线。反应SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常数K===，故A正确；由分析可知，曲线①代表含硫酸锶固体的0.1ml/L硫酸钠溶液的变化曲线，则硫酸锶的溶度积Ksp(SrSO4)=10—5.5×0.1=10—6.5，温度不变，溶度积不变，则溶液pH为7.7时，锶离子的浓度为=10—6.5，则a为6.5；由分析可知，曲线④表示含碳酸锶固体的1ml/L碳酸钠溶液的变化曲线，故C正确；由分析可知，硫酸是强酸，溶液pH变化，溶液中硫酸根离子浓度几乎不变，则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变，所以硫酸锶的生成与溶液pH无关，故D错误。
15.(2021·全国乙卷)HA是一元弱酸，难溶盐MA的饱和溶液中c(M＋)随c(H＋)而变化，M＋不发生水解。实验发现，298 K时c2(M＋)～c(H＋)为线性关系，如图中实线所示。下列叙述错误的是( )
A．溶液pH＝4时，c(M＋)c(ClO-)
D．b点时，c(Na+)c(Cl-)>c(Cl)，反应②的平衡常数远大于反应①，且次氯酸的电离微弱，所以c(Cl)＞c(ClO-)，综上所述，有c(H+)>c(Cl-)>c(Cl)>c(ClO-)，故C正确；b点溶液中溶质为3ml/L的氯化钠和0.4ml/L的氯气，由氯化钠电离出钠离子和氯离子浓度相等即c(Na+)＝c0(Cl-)，根据元素守恒有c1(Cl2)＝c(HClO)＋c(ClO-)，故反应①生成的c2(Cl-)＝c(HClO)＋c(ClO-)，反应②的c3(Cl-)＝c(Cl)，所以溶液中的c(Cl-)＝c0(Cl-)＋c2(Cl-)− c3(Cl-)，所以c0(Cl-)＝c(Cl-)− c2(Cl-)＋c3(Cl-)，最后可得c(Na+)c>b>a
【答案】D
【分析】NaOH是一元强碱，HCl是一元强酸，当滴加20mLNaOH溶液时溶液为中性，则N曲线为HCl溶液的滴定曲线，M曲线为HX溶液的滴定曲线且可以判断该酸为弱酸。
【解析】b点的pH=6则，则，故A错误； c点是NaX与HX1:1的混合溶液，根据质子守恒可得：，故B错误；a、d点溶液混合即30mLNaOH溶液与20 mL 0.1 ml·L HX溶液与20 mL 0.1 ml·L HCl溶液混合，溶质为NaCl 和1:1的NaX与HX，酸碱性等价于c点，由图可知呈碱性，故C错误；d点溶质只有NaX对水的电离起促进作用，c点NaX与HX1:1的混合溶液，溶液显碱性说明水解程度大于电离程度，HCl是一元强酸而HX为弱酸，强酸对水的电离的抑制程度更大，所以水的电离程度：d>c>b>a，故D正确。
3．（2023·广东·广州二中三模）下列实验操作、现象和结论均正确的是
【答案】B
【解析】具有强氧化性，往溶液中通入气体生成CaSO4沉淀，因此无法根据此实验比较亚硫酸和次氯酸的酸性强弱，故A错误；碘遇淀粉变蓝；向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液，加热，冷却后再滴加少量碘水，溶液变蓝，说明有淀粉剩余，故B正确；先生成白色沉淀，说明氯化银的溶解度更小；为A2B型化合物，AgCl为AB型化合物，二者物质类型不同，Ksp的大小无法判断，故C错误；NaClO具有漂白性，能漂白pH试纸，所以不能用pH试纸测定NaClO溶液的pH，不能达到预期目的，故D错误。
4.（2023·安徽马鞍山·三模）25 °C时，1L 0.1ml·L-1的某二元酸H2RO3溶液中各含R物种的pc-pOH关系如图所示。图中pc表示各含R物种的浓度负对数[pc=-lgc，pOH= -lgc(OH)]。下列说法正确的是
A．曲线③表示pc()随pOH的变化
B．y点的溶液中：c(H2RO3)+2c()=0.1ml·L-1
C．H2RO3的Ka1=1.0×10-6.7
D．2H2RO3+的平衡常数K=1.0×10-5.3
【答案】D
【分析】由题可知，H2RO3为二元弱酸，H2RO3在溶液中发生电离的方程式为，，pOH=-lgc(OH-)，pc=-lgc，则pOH值越大，溶液的碱性越弱，pc值越大，粒子的浓度越小，pOH=0时，溶液的碱性最强，此时对于H2RO3溶液，各粒子浓度关系为c(H2RO3)7
eq \x(弱酸、强碱)eq \(――→,\s\up10(酸过量))pH1∶1
eq \x(弱酸、强碱)―→V酸∶V碱7,\(――→,\s\up10(小于14))pHc(M＋)>c(H＋)>c(MOH)>c(OH)
(2)Na2A(强碱弱酸盐)溶液
①电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)
②物料守恒：c(Na＋)＝2[c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)]
③粒子浓度：c(Na＋)>c(A2－)>c(OH－)>c(HA－)>c(H2A)>c(H＋)
(3)NaHA(a：水解为主，b：电离为主)
①电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)
②物料守恒：c(Na＋)＝c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)
③粒子浓度：eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a：cNa＋>cHA－>cOH－>cH2A, >cH＋>cA2－,b：cNa＋>cHA－>cH＋>cA2－, >cOH－>cH2A))
(4)HA(弱酸)与NaA混合液(同浓度同体积)(a：pH7)
①电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)
②物料守恒：2c(Na＋)＝c(HA)＋c(A－)
③粒子浓度：eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a：cA－>cNa＋>cHA>, cH＋>cOH－,b：cHA>cNa＋>cA－>, cOH－>cH＋))
(5)MOH(弱碱)与MCl混合液(同浓度、同体积)
(a：pH>7，b：pHcCl－>cMOH>, cOH－>cH＋,b：cMOH>cCl－>cM＋>, cH＋>cOH－))
四、沉淀、溶解平衡图像分析
1．两坐标为离子浓度的曲线型图像
⇒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(KspCaSO4＝8×10－6,b点的Qc>Ksp，有沉淀析出,d点的QcHClO
B
向淀粉溶液中加适量20%溶液，加热，冷却后滴加少量碘水，溶液变蓝
淀粉有剩余
C
向体积为100mL、浓度均为的NaCl和混合液中滴加溶液，先产生白色沉淀，后产生砖红色沉淀
相同温度下，
D
相同温度下，用pH试纸测定相同浓度的与NaClO溶液的pH，前者pH更大
水解程度：>NaClO
选项
实验方案
实验目的
A
将一定浓度的醋酸溶液加入碳酸钠溶液中，产生的气体通入硅酸钠溶液中，观察实验现象
证明酸性：醋酸>碳酸>硅酸
B
向溶液A中加入稀硫酸，产生的气体通入品红溶液中，观察实验现象
探究溶液A中是否含有
C
向溶液中加入溶液，振荡试管，然后再加入5滴溶液，观察实验现象
证明
D
室温下，用pH计测量一定浓度某弱酸盐NaHX溶液的pH
比较的电离程度与水解程度的大小
实验
实验操作及现象
1
测定溶液的pH，测得溶液pH