高考化学一轮复习 第八章 第3讲 盐类水解教案(含解析)
展开第3讲 盐类水解
[考纲要求] 1.理解盐类水解的原理、过程、一般规律。2.了解影响盐类水解平衡的主要因素。3.了解盐类水解对水电离的影响。4.学会盐类水解离子方程式的书写。5.了解盐类水解的应用。
考点一 盐类水解及其规律
1.定义
在溶液中盐电离出来的离子跟水电离产生的H+或OH-结合生成弱电解质的反应。
2.实质
盐电离―→―→
破坏了水的电离平衡―→水的电离程度增大―→c(H+)≠c(OH-)―→溶液呈碱性、酸性或中性。
3.特点
4.规律
有弱才水解,越弱越水解;谁强显谁性,同强显中性。
盐的
类型
实例
是否水解
水解的
离子
溶液的酸碱性
溶液的pH
强酸强碱盐
NaCl、KNO3
否
中性
pH=7
强酸弱碱盐
NH4Cl、Cu(NO3)2
是
NH、Cu2+
酸性
pH<7
弱酸强碱盐
CH3COONa、Na2CO3
是
CH3COO-、CO
碱性
pH>7
5.表示方法——水解离子方程式
(1)一般来说,盐类水解的程度不大,应该用可逆号“”表示。盐类水解一般不会产生沉淀和气体,所以不用符号“↓”和“↑”表示水解产物。
如Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+;
NH+H2ONH3·H2O+H+。
(2)多元弱酸盐的水解是分步进行的,水解离子方程式要分步表示。如Na2CO3水解反应的离子方程式为CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-。
(3)多元弱碱阳离子的水解简化成一步完成,如FeCl3溶液中:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
(4)水解分别是酸性和碱性的离子组由于相互促进水解程度较大,书写时要用“===”、“↑”、“↓”等,如NaHCO3与AlCl3混合溶液反应的离子方程式:
Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。
深度思考
1.(1)酸式盐溶液一定呈酸性吗?
(2)离子能够发生水解的盐溶液一定呈酸性或碱性吗?
答案 (1)不一定,如NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4溶液均呈酸性,但NaHCO3、NaHS溶液均呈碱性。(2)不一定,如NH4Cl、AlCl3溶液呈酸性,Na2CO3、CH3COONa溶液呈碱性,CH3COONH4溶液呈中性。
2.试判断下列溶液中的微粒种类。
(1)CH3COONa溶液
(2)K2S溶液
答案 (1)Na+、CH3COO-、CH3COOH、H+、OH-、H2O
(2)K+、S2-、HS-、H2S、H+、OH-、H2O
3.怎样用最简单的方法区别NaCl溶液、氯化铵溶液和碳酸钠溶液?
答案 三种溶液各取少许分别滴入紫色石蕊试液,不变色的为NaCl溶液,变红色的为氯化铵溶液,变蓝色的为碳酸钠溶液。
4.(1)现有0.1 mol·L-1的纯碱溶液,用pH试纸测定溶液的pH,其正确的操作是__________。
你认为该溶液pH的范围一定介于________之间。
(2)为探究纯碱溶液呈碱性是由CO引起的,请你设计一个简单的实验方案:____________________________。
答案 (1)把一小块pH试纸放在洁净的表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后,与标准比色卡比较来确定溶液的pH 7~13
(2)向纯碱溶液中滴入酚酞试液,溶液显红色;若再向该溶液中滴入过量氯化钙溶液,产生白色沉淀,且溶液的红色褪去。则可以说明纯碱溶液呈碱性是由CO引起的。
5.同浓度的Na2CO3和CH3COONa溶液相比,谁的pH较大?为什么?同浓度的Na2CO3和NaHCO3相比呢?
答案 Na2CO3溶液的pH大。因为CH3COOH的酸性强于H2CO3,则CO结合H+的能力强于CH3COO-,即CO水解程度较大,产生的c(OH-)较大,pH较大。由于盐的二级水解大于一级水解,故Na2CO3溶液的pH比NaHCO3大。
6.常温下,pH=11的CH3COONa溶液中,水电离出来的c(OH-)=__________,在pH=3的CH3COOH溶液中,水电离出来的c(H+)=____________。
答案 10-3 mol·L-1 10-11 mol·L-1
题组一 对盐类水解实质及规律的考查
1.有四种物质的量浓度相等且都由一价阳离子A+和B+及一价阴离子X-和Y-组成的盐溶液。据测定常温下AX和BY溶液的pH=7,AY溶液的pH>7,BX溶液的pH<7,由此判断不水解的盐是 ( )
A.BX B.AX C.AY D.BY
答案 B
解析 AY溶液的pH>7,说明AY为强碱弱酸盐,BX溶液的pH<7,说明BX为强酸弱碱盐,则AX为强酸强碱盐,不能发生水解,B对。
2.有①Na2CO3溶液、②CH3COONa溶液、③NaOH溶液各25 mL,物质的量浓度均为0.1 mol·L-1,下列说法正确的是 ( )
A.三种溶液pH的大小顺序是③>②>①
B.若将三种溶液稀释相同倍数,pH变化最大的是②
C.若分别加入25 mL 0.1 mol·L-1盐酸后,pH最大的是①
D.若三种溶液的pH均为9,则物质的量浓度的大小顺序是③>①>②
答案 C
解析 酸根离子越弱越易水解,因此三种溶液pH的大小顺序应是③>①>②;若将三种溶液稀释相同倍数,由于Na2CO3溶液和CH3COONa溶液中存在水解平衡,随着水的加入弱酸根离子会水解产生少量的OH-,因此pH变化最大的应是③;选项D正确的顺序应为②>①>③。
盐类水解的规律及拓展应用
(1)“谁弱谁水解,越弱越水解”。如酸性:HCN
(2)强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液显酸性。如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4===Na++H++SO。
(3)弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。
①若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性。如NaHCO3溶液中:
HCOH++CO(次要),HCO+H2OH2CO3+OH-(主要)。
②若电离程度大于水解程度,溶液显酸性。如NaHSO3溶液中:HSOH++SO(主要),HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)。
(4)相同条件下的水解程度:正盐>相应酸式盐,如CO>HCO。
(5)相互促进水解的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐。如NH的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
题组二 对水解离子方程式的考查
3.下列反应不属于水解反应或水解方程式不正确的是 ( )
①HCl+H2OH3O++Cl-
②AlCl3+3H2O===Al(OH)3+3HCl
③Na2CO3+2H2OH2CO3+2NaOH
④碳酸氢钠溶液:HCO+H2OCO+H3O+
⑤NH4Cl溶于D2O中:NH+D2ONH3·D2O+H+
⑥HS-的水解:HS-+H2OS2-+H3O+
⑦将饱和FeCl3溶液滴入沸腾的水中:FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
A.①②③④ B.①②③
C.②③⑤⑥⑦ D.全部
答案 D
解析 ①④⑥是电离方程式且①应用“===”;②是水解反应方程式,但应用“”;③的水解方程式错误,应分步进行;⑤应为NH+D2ONH3·HDO+D+;⑦应用“===”。
4.对于易溶于水的正盐MnRm溶液,若pH>7,其原因是________________________________________________________________________;
若pH<7,其原因是
________________________________________________________________________。
(注:以上问题用离子方程式说明)
答案 Rn-+H2OHR(n-1)-+OH-
Mm++mH2OM(OH)m+mH+
解析 pH大于7是由于酸根离子水解呈碱性,pH小于7是由于弱碱阳离子水解呈酸性。考点二 多角度攻克影响盐类水解的因素
1.内因
酸或碱越弱,其对应的弱酸根离子或弱碱阳离子的水解程度越大,溶液的碱性或酸性越强。
2.外因
因素
水解平衡
水解程度
水解产生离子的浓度
温度
升高
右移
增大
增大
浓度
增大
右移
减小
增大
减小(即稀释)
右移
增大
减小
外加酸碱
酸
弱碱阳离子的水解程度减小
碱
弱酸根离子的水解程度减小
例如,不同条件对FeCl3水解平衡的影响
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+(填写空格中内容)
条件
移动方向
H+数
pH
现象
升温
向右
增多
减小
颜色变深
通HCl
向左
增多
减小
颜色变浅
加H2O
向右
增多
增大
颜色变浅
加NaHCO3
向右
减小
增大
生成红褐色沉淀,放出气体
深度思考
1.水解平衡右移,盐的离子的水解程度是否一定增大?
答案 不一定。加水稀释时,水解平衡右移,水解程度一定增大,但增大水解离子的浓度,平衡也右移,但水解程度减小。
2.稀溶液中,盐的浓度越小,水解程度越大,其溶液酸性(或碱性)也越强吗?
答案 盐溶液的浓度越小,水解程度越大,但由于溶液中离子浓度小是主要因素,故溶液酸性(或碱性)越弱。
3.有人认为,向CH3COONa溶液中加入少量冰醋酸,会与CH3COONa溶液水解产生的OH-反应,使平衡向水解方向移动,这种说法对吗?为什么?
答案 不对,原因是:体系中c(CH3COOH)增大,抑制了水解,会使平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-左移。
题组一 水解平衡的定向移动及结果判断
1.下图所示三个烧瓶中分别装入含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液,并分别放置在盛有水的烧杯中,然后向烧杯①中加入生石灰,向烧杯③中加入NH4NO3晶体,烧杯②中不加任何物质。
(1)含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液显浅红色的原因为________________________________________________________________________
(用离子方程式和必要文字解释)。
(2)实验过程中发现烧瓶①中溶液红色变深,烧瓶③中溶液红色变浅,则下列叙述正确的是________(填字母序号)。
A.水解反应为放热反应
B.水解反应为吸热反应
C.NH4NO3溶于水时放出热量
D.NH4NO3溶于水时吸收热量
(3)向0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液中分别加入NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体,使CH3COO-水解平衡移动的方向分别为__________、____________、____________。(填“左”、“右”或“不移动”)
答案 (1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使溶液显碱性 (2)BD (3)左 左 右
解析 (1)CH3COONa中CH3COO-水解使溶液显碱性,酚酞试液遇碱显红色。
(2)生石灰与水剧烈反应放出大量热,根据烧瓶①中溶液红色变深,判断水解平衡向右移动,说明水解反应是吸热反应,同时烧瓶③中溶液红色变浅,则NH4NO3溶于水时吸收热量。
(3)碱抑制CH3COO-的水解;CO水解显碱性,与CH3COO-的水解相互抑制;Fe2+水解显酸性,与CH3COO-的水解相互促进。
题组二 Ka(弱酸电离常数)、Kw(水的离子积常数)、Kh(水解常数)三者关系的应用
2.已知:CH3COOHCH3COO-+H+达到电离平衡时,电离平衡常数可以表示为Ka=;CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-达到水解平衡时,水解平衡常数可以表示为Kh=(式中各粒子浓度均为平衡时浓度)。
(1)对于任意弱电解质来讲,其电离平衡常数Ka、对应离子的水解常数Kh以及水的离子积常数Kw的关系是______________________,由此可以推断,弱电解质的电离程度越小,其对应离子的水解程度____________。
(2)由于CH3COOH的电离程度很小,计算时可将CH3COOH的平衡浓度看成是CH3COOH溶液的浓度,则c mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)=__________(不为0)。
(3)现用某未知浓度(设为c′)的CH3COOH溶液及其他仪器、药品,通过实验测定一定温度下CH3COOH的电离平衡常数,需测定的数据有(用简要的文字说明):
①实验时的温度;
②________________________________________________________________________;
③用____________(填一种实验方法)测定溶液浓度c′。
答案 (1)Ka·Kh=Kw 越大 (2) mol·L-1 (3)②溶液的pH ③酸碱中和滴定
解析 第(2)题中强调c(H+)不为0是为了防止有的学生从“计算时可将CH3COOH的平衡浓度看成是CH3COOH溶液的浓度”得到“CH3COOH不电离”的错误结论。由于CH3COOH电离出的CH3COO-与H+浓度近似相等,平衡时c(CH3COOH)又可看成是CH3COOH溶液的浓度c,则Ka=c2(H+)/c,c(H+)= mol·L-1。
(3)要测定Ka,则必须要分别用pH换算c(H+)和用酸碱中和滴定的方法测定c′。
从定性、定量两角度理解影响盐类水解的因素
(1)盐类水解易受温度、浓度、溶液的酸碱性等因素的影响,以氯化铁水解为例,当改变条件如升温、通入HCl气体、加水、加铁粉、加碳酸氢钠等时,学生应从移动方向、pH的变化、水解程度、现象等方面去归纳总结,加以分析掌握。
(2)水解平衡常数(Kh)只受温度的影响,它与Ka(或Kb)、Kw的定量关系为Ka·Kh=Kw或Kb·Kh=Kw。
考点三 盐类水解的应用
应用
举例
判断溶液的酸碱性
FeCl3溶液显酸性,原因是Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
判断酸性强弱
NaX、NaY、NaZ三种盐pH分别为8、9、10,则酸性HX>HY>HZ
配制或贮存易水解的盐溶液
配制CuSO4溶液时,加入少量H2SO4,防止Cu2+水解;配制FeCl3溶液,加入少量盐酸;贮存Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液不能用磨口玻璃塞
胶体的制取
制取Fe(OH)3胶体的离子反应:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
泡沫灭火器原理
成分为NaHCO3与Al2(SO4)3,发生反应为Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
作净水剂
明矾可作净水剂,原理为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
化肥的使用
铵态氮肥与草木灰不得混用
除锈剂
NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接时的除锈剂
深度思考
1.怎样判断酸式盐溶液的酸碱性,试举例说明。
答案 酸式盐的水溶液显什么性质,要看该盐的组成粒子的性质。
(1)强酸的酸式盐只电离,不水解,一定显酸性。
如NaHSO4:NaHSO4===Na++H++SO。
(2)弱酸的酸式盐存在两种趋势,既存在电离平衡又存在水解平衡:
HA-H++A2-(电离,显酸性)
HA-+H2OH2A+OH-(水解,显碱性)
如果电离程度大于水解程度,则显酸性,如H2PO、HSO等;如果水解程度大于电离程度,则显碱性,如HCO、HS-、HPO等。
2.配制FeSO4溶液要加入铁粉,配制SnCl2溶液要加入盐酸,二者原理是否相同?
答案 不相同,加入Fe粉是为了防止Fe2+被氧化:加入盐酸是为了防止Sn2+的水解。
3.怎样除去MgCl2溶液中Fe3+,其原理是什么?
答案 MgCl2溶液中混有少量的Fe3+杂质时,可加入Mg、MgO、Mg(OH)2或MgCO3而除去Fe3+,其原理是Fe3+的水解程度比Mg2+的水解程度大,加入这些物质,导致Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+平衡右移,生成Fe(OH)3沉淀除去。
反思归纳
水解除杂警示
利用水解除杂无论在化学工业还是化学实验中都具有非常重要的意义,其原理是根据盐的水解程度的不同,通过调节溶液pH使部分离子转化为沉淀而除去。如MgCl2溶液中混有少量FeCl3杂质,因Fe3+水解程度比Mg2+水解程度大,可加入镁粉、MgO、Mg(OH)2或MgCO3等,调节溶液的pH,使Fe3+的水解平衡正向移动,生成Fe(OH)3沉淀而除去;注意不能加NaOH、NH3·H2O等可溶性碱,因加这些物质使溶液pH升高太迅速,且碱过量不易觉察,Mg2+也可能转化为Mg(OH)2沉淀,还会引入NH、Na+等杂质。
题组一 盐溶液蒸干所得产物的判断
1.(1)碳酸钾的水溶液蒸干得到的固体物质是
________________________________________________________________________,
原因是_________________________________________________。
(2)KAl(SO4)2溶液蒸干得到的固体物质是________,原因是________________________________________________________________________。
(3)FeCl2溶液蒸干灼烧得到的固体物质是________,原因是________________________________________________________________________。
(4)碳酸氢钠溶液蒸干燃烧得到的固体物质是________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)亚硫酸钠溶液蒸干灼烧得到的固体物质是________,原因是________________________________________________________________________。
答案 (1)K2CO3 尽管加热过程促进水解,但生成的KHCO3和KOH反应后又生成K2CO3
(2)KAl(SO4)2·12H2O 尽管Al3+水解,但由于H2SO4为难挥发性酸,最后仍然为结晶水合物。注意温度过高,会脱去结晶水
(3)Fe2O3 Fe2+水解生成Fe(OH)2和HCl,在加热蒸干过程中HCl挥发,Fe(OH)2逐渐被氧化生成Fe(OH)3,Fe(OH)3灼烧分解生成Fe2O3
(4)Na2CO3 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(5)Na2SO4 2Na2SO3+O2===2Na2SO4
解析 本题涉及的知识范围较广,除了盐的水解外,还应考虑到盐的热稳定性、还原性等。
盐溶液蒸干灼烧时所得产物的几种判断类型
(1)盐溶液水解生成难挥发性酸时,蒸干后一般得原物质,如CuSO4(aq)CuSO4(s);
盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干灼烧后一般得对应的氧化物,如AlCl3(aq)Al(OH)3Al2O3。
(2)酸根阴离子易水解的强碱盐,如Na2CO3溶液等蒸干后可得到原物质。
(3)考虑盐受热时是否分解
Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干灼烧后分别为Ca(HCO3)2―→CaCO3(CaO);NaHCO3―→Na2CO3;KMnO4―→K2MnO4+MnO2;NH4Cl―→NH3↑+HCl↑。
(4)还原性盐在蒸干时会被O2氧化
例如,Na2SO3(aq)Na2SO4(s)。
题组二 与水解有关的离子共存问题
2.无色透明溶液中能大量共存的离子组是 ( )
A.Na+、Al3+、HCO、NO
B.AlO、Cl-、Mg2+、K+
C.NH、Na+、CH3COO-、NO
D.Na+、NO、ClO-、I-
答案 C
解析 A项,Al3+因与HCO发生双水解反应不能大量共存;B项,AlO与Mg2+反应生成Mg(OH)2和Al(OH)3沉淀不能大量共存;C项,NH与CH3COO-虽能发生双水解反应,但能大量共存;D项,ClO-与I-能发生氧化还原反应不能大量共存。
3.下列指定溶液中一定能大量共存的离子组是 ( )
A.pH=1的溶液中:NH、Na+、Fe3+、SO
B.含有大量AlO的溶液中:Na+、K+、HCO、NO
C.中性溶液中:K+、Al3+、Cl-、SO
D.Na2S溶液中:SO、K+、Cu2+、Cl-
答案 A
解析 A项,酸性条件下,H+抑制NH、Fe3+的水解,能大量共存;B项,AlO+HCO+H2O===Al(OH)3↓+CO,不能大量共存;C项,Al3+水解呈酸性,因而在中性溶液中不存在;D项,Cu2++S2-===CuS↓,不能大量共存。
熟记下列因双水解不能大量共存的离子组合
(1)Al3+与HCO、CO、AlO、SiO、HS-、S2-、ClO-。
(2)Fe3+与HCO、CO、AlO、SiO、ClO-。
(3)NH与SiO、AlO。
特别提醒 NH与CH3COO-、HCO虽能发生双水解反应,但能大量共存。
题组三 利用水解平衡移动解释实际问题
4.已知H2O2、KMnO4、NaClO、K2Cr2O7均具有强氧化性。将溶液中的Cu2+、Fe2+、Fe3+沉淀为氢氧化物,需溶液的pH分别为6.4、9.6、3.7。现有含FeCl2杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按图示步骤进行提纯:
请回答下列问题:
(1)本实验最适合的氧化剂X是________(填序号)。
A.K2Cr2O7 B.NaClO
C.H2O2 D.KMnO4
(2)物质Y是________。
(3)本实验用加碱沉淀法能不能达到目的?______,原因是
________________________________________________________________________。
(4)除去Fe3+的有关离子方程式是
________________________________________________________________________。
(5)加氧化剂的目的是
________________________________________________________________________。
(6)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体?________,应如何操作?
________________________________________________________________________。
答案 (1)C
(2)CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]
(3)不能 因加碱的同时也会使Cu2+生成Cu(OH)2沉淀
(4)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,CuO+2H+===Cu2++H2O[或Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O等]
(5)将Fe2+氧化为Fe3+,便于生成沉淀而与Cu2+分离
(6)不能 应在HCl气流中加热蒸发
解析 (1)能把Fe2+氧化为Fe3+,同时又不能引入新的杂质,符合要求的只有H2O2。(2)当CuCl2溶液中混有Fe3+时,可以利用Fe3+的水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3与溶液中的H+作用,从而使水解平衡右移,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)若用加碱法使Fe3+沉淀,同时也必将使Cu2+沉淀。(6)为了抑制CuCl2水解,应在HCl气流中加热蒸发。
利用平衡移动原理解释问题的思维模板
1.解答此类题的思维过程
(1)找出存在的平衡体系(即可逆反应或可逆过程)
(2)找出影响平衡的条件
(3)判断平衡移动的方向
(4)分析平衡移动的结果及移动结果与所解答问题的联系
2.答题模板
……存在……平衡,……(条件)……(变化),使平衡向……(方向)移动,……(结论)。
3.应用举例
(1)把AlCl3溶液蒸干灼烧,最后得到的主要固体是什么?
为什么?(用化学方程式表示并配以必要的文字说明)。
(2)Mg可溶解在NH4Cl溶液中的原因分析。
提示 (1)在AlCl3溶液中存在着如下平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,加热时水解平衡右移,HCl浓度增大,蒸干时HCl挥发,使平衡进一步向右移动得到Al(OH)3,在灼烧时发生反应2Al(OH)3Al2O3+3H2O,因此最后得到的固体是Al2O3。
(2)在NH4Cl溶液中存在NH+H2ONH3·H2O+H+,加入Mg粉,Mg与H+反应放出H2,使溶液中c(H+)降低,水解平衡向右移动,使Mg粉不断溶解。
探究高考 明确考向
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)(2013·高考试题组合)
①向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成 ( )
(2013·重庆理综,2C)
②饱和小苏打溶液中:c(Na+)=c(HCO) ( )
(2013·广东理综,12B)
③Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体,CO的水解程度减小,溶液的pH减小( )
(2013·江苏,11D)
④室温下,对于0.1 mol·L-1氨水,用HNO3溶液完全中和后,溶液不显中性 ( )
(2013·福建理综,8C)
⑤已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO+H2OH2SO3+OH-①
HSOH++SO②
向0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中
a.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HSO)增大 ( )
(2013·安徽理综,13A)
b.加入少量NaOH溶液,、的值均增大 ( )
(2013·安徽理综,13C)
(2)(2012·高考试题组合)
①盐酸中滴加氨水至中性,溶液中溶质为氯化铵 ( )
(2012·重庆理综,10A)
②沸水中滴加适量饱和FeCl3溶液,形成带电的胶体,导电能力增强 ( )
(2012·重庆理综,10D)
③含1 mol KOH的溶液与1 mol CO2完全反应后,溶液中c(K+)=c(HCO) ( )
(2012·天津理综,5C)
④在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-) ( )
(2012·天津理综,5D)
(3)(2011·高考试题组合)
①在稳定人体血液的pH中起作用的是HCO ( )
(2011·上海,1B)
②向明矾溶液中加入酚酞,加热后,颜色变深 ( )
(2011·重庆理综,8A)
③向CH3COONa溶液中加入酚酞,加热后,颜色变深 ( )
(2011·重庆理综,8B)
④向小苏打溶液中加入酚酞,加少量NaCl后,颜色变深 ( )
(2011·重庆理综,8D)
⑤对于0.1 mol·L-1的Na2SO3溶液
a.升高温度,溶液pH降低 ( )
(2011·广东理综,11A)
b.加入少量NaOH固体,c(SO)与c(Na+)均增大 ( )
(2011·广东理综,11D)
答案 (1)①× ②× ③× ④√ ⑤a.× b.√
(2)①× ②× ③× ④√
(3)①√ ②× ③√ ④× ⑤a.× b.√
2.[2012·福建理综,23(3)]能证明Na2SO3溶液中存在SO+H2OHSO+OH-水解平衡事实的是____________(填序号)。
A.滴入酚酞溶液变红,再加入H2SO4溶液后红色褪去
B.滴入酚酞溶液变红,再加入氯水后红色褪去
C.滴入酚酞溶液变红,再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去
答案 C
解析 Na2SO3溶液滴入酚酞溶液变红,说明SO发生了水解反应,溶液显碱性。加入H2SO4溶液,SO与H+生成HSO,HSO与H+反应放出SO2气体,同时H+中和SO水解产生的OH-,即使溶液中不存在水解平衡,溶液红色也会褪去,故A错;氯水具有酸性和强氧化性,加入氯水后,Cl2和HClO氧化SO、HSO生成SO,H+中和SO水解产生的OH-,HClO氧化漂白指示剂酚酞,并不能体现SO水解反应的可逆性,故B错;加入BaCl2溶液,Ba2+与SO结合生成BaSO3沉淀,c(SO)减小,溶液的红色褪去,说明溶液中c(OH-)减小,水解平衡逆向移动,证明存在SO的水解平衡,故C正确。
3.(2011·上海,19改编)常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液,关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是 ( )
①b不可能显碱性 ②a可能显酸性或碱性 ③a不可能显酸性 ④b可能显碱性或酸性
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
答案 A
4.[2013·山东理综,29(4)]25 ℃时,H2SO3HSO+H+的电离常数Ka=1×10-2mol·L-1,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=______mol·L-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 1×10-12 增大
解析 Ka=
Kh==
===1×10-12mol·L-1。
HSO+H2OH2SO3+OH-,当加少量I2时,发生I2+HSO+H2O===2I-+3H++SO,导致水解平衡左移,c(H2SO3)稍减小,c(OH-)减小,所以=增大。
5.[2011·山东理综,29(3)]Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为________,向该溶液中加入少量固体CuSO4,溶液pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)。Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为________(用离子方程式表示)。
答案 c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
减小 2S2-+O2+2H2O===2S↓+4OH-
解析 Na2S溶液中离子浓度的大小根据盐类水解原理不难作答;Na2S与CuSO4溶液反应:Na2S+CuSO4===CuS↓+Na2SO4,溶液的pH减小;Na2S溶液长期放置会被空气中的氧气氧化为硫:2S2-+O2+2H2O===2S↓+4OH-。
6.[2011·福建理综,23Ⅱ(5)]稀土元素是宝贵的战略资源,我国的蕴藏量居世界首位。
铈(Ce)是地壳中含量最高的稀土元素。在加热条件下
CeCl3易发生水解,无水CeCl3可用加热CeCl3·6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备。其中,NH4Cl的作用是
________________________________________________________________________。
答案 分解出氯化氢气体,抑制CeCl3水解(或其他合理答案)
解析 由于加热时氯化铵分解出氯化氢气体,可以抑制CeCl3的水解。
7.[2012·山东理综,29(4)]NO2可用氨水吸收生成NH4NO3,25 ℃时,将a mol NH4NO3溶于水,溶液显酸性,原因是
________________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。向该溶液滴加b L氨水后溶液呈中性,则滴加氨水的过程中水的电离平衡将________(填“正向”、“不”或“逆向”)移动,所滴加氨水的浓度为________mol·L-1。(NH3·H2O的电离平衡常数取Kb=2×10-5 mol·L-1)
答案 NH+H2ONH3·H2O+H+ 逆向
解析 NH水解使NH4NO3溶液显酸性:NH+H2ONH3·H2O+H+;滴加氨水时水的电离平衡将逆向移动,溶液呈中性,由电荷守恒可知c(NH)+c(H+)=c(NO)+c(OH-),则n(NH)+n(H+)=n(NO)+n(OH-),因为平衡后溶液呈中性,n(H+)=n(OH-),则n(NH)=n(NO)=a mol,设加入的氨水的浓度为c mol·L-1,反应后溶液体积为V L。
由Kb=
==2×10-5 mol·L-1,得 c=。
练出高分
1.下列水解方程式正确的是 ( )
A.CO+H2O2OH-+CO2↑
B.NH+H2ONH3·H2O+H+
C.Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
D.F-+H2O===HF+OH-
答案 B
解析 水解是非常微弱的,水解方程式应该用“”,且不能使用沉淀符号,C、D选项错误;CO分步水解,以第一步水解为主。
2.下列有关盐类水解的叙述中正确的是 ( )
A.溶液呈中性的盐一定是强酸、强碱生成的盐
B.含有弱酸根盐的水溶液一定呈碱性
C.盐溶液的酸碱性主要决定于形成盐的酸和碱的相对强弱
D.强酸强碱盐的水溶液一定呈中性
答案 C
解析 如果弱酸、弱碱的电离程度相当,生成的盐的水溶液呈中性,如CH3COONH4;含有弱酸根盐的水溶液不一定呈碱性,如NaHSO3溶液呈酸性;强酸强碱盐的水溶液不一定呈中性,例如NaHSO4。
3.下列说法正确的是 ( )
A.将AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液分别加热、蒸干、灼烧,所得固体成分相同
B.配制FeSO4溶液时,将FeSO4固体溶于稀盐酸中,然后稀释至所需浓度
C.用加热的方法可以除去KCl溶液中的Fe3+
D.洗涤油污常用热的碳酸钠溶液
答案 D
解析 A项,氯化铝溶液蒸干、灼烧后得到氧化铝,而硫酸铝溶液蒸干、灼烧后得到的仍是硫酸铝,不正确;B项,所加酸应是稀硫酸,不能引入新杂质;C项,加热法不能除去Fe3+。
4.常温下,稀释0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,图中的纵坐标可以表示 ( )
A.溶液中c(OH-)
B.溶液的pH
C.溶液中HCO数目
D.溶液中c(CO)
答案 C
解析 稀释Na2CO3溶液时,随着溶液体积的增大,溶液的碱性逐渐减弱,c(OH-)和pH都逐渐减小,故A、B错误;稀释时CO+H2OHCO+OH-的水解平衡正向移动,溶液中c(CO)逐渐减小,HCO数目逐渐增多,故C正确、D错误。
5.在一定条件下,Na2CO3溶液中存在CO+H2OHCO+OH-平衡。下列说法不正确的是 ( )
A.稀释溶液,增大
B.通入CO2,溶液pH减小
C.升高温度,平衡常数增大
D.加入NaOH固体,减小
答案 A
解析 平衡常数K=,K只随温度的变化而变化,所以稀释后达平衡,此值不变;B选项中通入CO2,会使溶液中OH-浓度减小,所以溶液的pH也减小;C选项中升高温度平衡向吸热方向移动,而盐的水解吸热,所以平衡常数增大;D中加入OH-时抑制CO水解,所以CO浓度增大,而HCO浓度减小,所以减小。
6.为了除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入一种试剂,该试剂是( )
A.NaOH B.Na2CO3 C.氨水 D.MgO
答案 D
解析 对于除杂试题,要注意以下几个问题:(1)加入的试剂能与杂质反应或能调整溶液的酸碱性,使杂质发生水解而除去;(2)添加的试剂允许过量,且过量的试剂易于除去,不能引入新的杂质。本题常规方法是加入化学物质直接与Fe3+反应生成沉淀,但在这里却巧妙地利用了MgO消耗FeCl3水解生成的HCl,促使FeCl3水解成Fe(OH)3,同时MgO转化成MgCl2,即使MgO过量,它不溶于水也不会引入新杂质。
7.相同温度、相同浓度下的六种溶液,其pH由小到大的顺序如图所示,图中①②③代表的物质可能分别为 ( )
A.NH4Cl (NH4)2SO4 CH3COONa
B.(NH4)2SO4 NH4Cl CH3COONa
C.(NH4)2SO4 NH4Cl NaOH
D.CH3COOH NH4Cl (NH4)2SO4
答案 B
解析 (NH4)2SO4比NH4Cl溶液中的铵根离子浓度大,水解生成的氢离子浓度大,醋酸钠水解显碱性,且其碱性比Na2CO3要弱。
8.有一种酸式盐AHB,它的水溶液呈弱碱性。则以下说法:
①相同物质的量浓度的AOH溶液和H2B溶液,前者的电离程度大于后者的电离程度;
②H2B不是强酸;
③HB-的电离程度大于HB-的水解程度;
④该盐溶液的电离方程式一般写成:AHBA++HB-,HB-H++B2-
其中错误选项的组合是 ( )
A.①② B.③④ C.②③ D.①④
答案 B
解析 酸式盐AHB的水溶液呈弱碱性,说明AOH的碱性相对较强,H2B的酸性相对较弱,且HB-的电离程度小于HB-的水解程度,相同物质的量浓度的AOH溶液和H2B溶液,前者的电离程度大于后者的电离程度;AHB溶液的电离方程式一般写成AHB===A++HB-,HB-H++B2-。
9.下列说法不正确的是 ( )
A.在Na2CO3溶液中,c(OH-)大于c(HCO)
B.Kw为水的离子积常数,若溶液中c2(OH-)=Kw,溶液pH可能小于7
C.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释时,溶液中某种离子浓度可能增大
D.在CH3COOH溶液中加入碱性固体物质,平衡一定向电离方向移动
答案 D
解析 A选项,CO水解,生成HCO和OH-,HCO再水解生成H2CO3和OH-,所以c(OH-)大于c(HCO);B选项中,由c2(OH-)=Kw可求出c(OH-)=c(H+),由于未指明温度,所以溶液的pH可能小于7;C选项中加水,溶液中c(OH-)增大;D选项,CH3COONa的水溶液呈碱性,在CH3COOH溶液中加入CH3COONa,平衡向电离的逆方向移动,所以D不正确。
10.常温下,下列关于电解质溶液的判断正确的是( )
A.在pH=12的溶液中,K+、Cl-、HCO、Na+可以大量共存
B.在pH=0的溶液中,Na+、NO、SO、K+可以大量共存
C.由0.1 mol·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,可推知BOH溶液中存在BOH===B++OH-
D.由0.1 mol·L-1一元酸HA溶液的pH=3,可推知NaA溶液中存在A-+H2OHA+OH-
答案 D
解析 pH=12的溶液呈碱性,HCO不能大量共存,故A错误;pH=0的溶液呈酸性,SO与NO不能大量共存,故B错误;若0.1 mol·L-1一元碱BOH溶液的pH=10,则c(OH-)=1×10-4 mol·L-1,说明BOH是弱碱,其电离方程式应为BOHB++OH-,故C错误;若0.1 mol·L-1一元酸HA溶液的pH=3,即c(H+)=1×10-3 mol·L-1,说明HA是弱酸,则NaA是强碱弱酸盐,水解呈碱性:A-+H2OHA+OH-,故D正确。
11.NaClO和KAl(SO4)2都是重要的化工产品,均可应用于造纸业。
(1)NaClO溶液pH>7,原因是(用离子方程式表
示)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)根据NaClO的性质推测,在纸浆中加入NaClO溶液的目的是________________________________________________________________________。
(3)某小组同学用如图所示装置探究饱和NaClO和KAl(SO4)2溶液混合反应的实验。打开活塞向烧瓶中加入饱和KAl(SO4)2溶液,产生大量的白色胶状沉淀。反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)ClO-+H2OHClO+OH-
(2)漂白纸浆
(3)Al3++3ClO-+3H2O===3HClO+Al(OH)3↓
解析 (1)写水解反应方程式即可。(2)次氯酸钠具有强氧化性,能漂白纸浆。(3)考虑Al3+与ClO-的双水解。
12.根据下列化合物:①NaCl、②NaOH、③HCl、④NH4Cl、⑤CH3COONa、⑥CH3COOH、⑦NH3·H2O、⑧H2O,回答下列问题。
(1)NH4Cl溶液显________性,用离子方程式表示原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
其溶液中离子浓度大小顺序为
________________________________________________________________________。
(2)常温下,pH=11的CH3COONa溶液中,水电离出来的c(OH-)=________,在pH=3的CH3COOH溶液中,水电离出来的c(H+)=____________________________。
(3)已知纯水中存在如下平衡:H2O+H2OH3O++OH- ΔH>0,现欲使平衡向右移动,且所得溶液显酸性,可选择的方法是________(填字母序号)。
A.向水中加入NaHSO4固体
B.向水中加Na2CO3固体
C.加热至100 ℃[其中c(H+)=1×10-6 mol·L-1]
D.向水中加入(NH4)2SO4固体
(4)若将等pH、等体积的②NaOH溶液和⑦NH3·H2O溶液分别加水稀释m倍、n倍,稀释后两种溶液的pH仍相等,则m________n(填“<”、“>”或“=”)。
答案 (1)酸 NH+H2ONH3·H2O+H+
c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
(2)10-3 mol·L-1 10-11 mol·L-1 (3)D (4)<
解析 (1)NH4Cl为强酸弱碱盐,由于NH水解,其溶液呈酸性,故其溶液中离子浓度的大小关系为c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)。(2)CH3COONa溶液中由于醋酸根离子的水解促进水的电离,故pH=11的CH3COONa溶液中,水电离出来的c(OH-)=10-3 mol·L-1;在pH=3的CH3COOH溶液中水的电离受到抑制,故水电离出来的c(H+)=10-11 mol·L-1。(3)A项使溶液呈酸性但电离平衡向左移动;B项虽使平衡向右移动但溶液呈碱性;C项操作虽使平衡右移但水仍然呈中性;D项中由于NH的水解,促进水的电离而使溶液呈酸性。(4)由于NH3·H2O是弱电解质,存在电离平衡,故m<n。
13.NH4Al(SO4)2是食品加工中最为快捷的食品添加剂,用于焙烤食品中;NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题:
(1)NH4Al(SO4)2可作净水剂,其理由是
________________________________________________________________________
______________(用必要的化学用语和相关文字说明)。
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中c(NH)________(填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1NH4HSO4中c(NH)。
(3)如图是0.1 mol·L-1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是________(填写序号),导致pH随温度变化的原因是
________________________________________________________________________;
②20 ℃时,0.1 mol·L-1NH4Al(SO4)2中2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=________。
(4)室温时,向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是____________;在b点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________________________________。
答案 (1)Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附悬浮颗粒使其沉降从而净化水
(2)小于
(3)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小 ②10-3mol·L-1
(4)a c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)
解析 Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,即:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3吸附悬浮颗粒使其沉降。NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的NH均发生水解,但NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NH水解,HSO电离出H+同样抑制NH水解,因为HSO电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NH水解程度比NH4Al(SO4)2中的小。NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小,符合的曲线为Ⅰ。根据电荷守恒,可以求出2c(SO)-c(NH)-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3mol·L-1(c(OH-)太小,可忽略)。a、b、c、d四个点,根据反应量的关系,a点恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;b、c、d三点溶液均含有NH3·H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3·H2O抑制水的电离,a点水的电离程度最大。b点溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3·H2O三种成分,a点时c(Na+)=c(SO),b点时c(Na+)>c(SO),根据N元素与S元素的关系,可以得出c(SO)>c(NH),故c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(OH-)=c(H+)。
14.10 ℃时加热NaHCO3饱和溶液,测得该溶液的pH发生如下变化:
温度(℃)
10
20
30
加热煮沸后冷却到50 ℃
pH
8.3
8.4
8.5
8.8
(1)甲同学认为,该溶液的pH升高的原因是HCO的水解程度增大,故碱性增强,该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
乙同学认为,溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解,生成了Na2CO3,并推断Na2CO3的水解程度________(填“大于”或“小于”)NaHCO3。
(2)丙同学认为甲、乙的判断都不充分。丙认为,只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂X,若产生沉淀,则______(填“甲”或“乙”)的判断正确。试剂X是________(填字母序号)。
A.Ba(OH)2溶液 B.BaCl2溶液
C.NaOH溶液 D.澄清的石灰水
(3)将加热后的溶液冷却到10 ℃,若溶液的pH________(填“高于”、“低于”或“等于”)8.3,则________(填“甲”或“乙”)的判断正确。
(4)查阅资料,发现NaHCO3的分解温度为150 ℃,丙断言________(填“甲”或“乙”)的判断是错误的,理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)HCO+H2OH2CO3+OH- 大于
(2)乙 B (3)等于 甲(或高于 乙)
(4)乙 常压下加热NaHCO3的水溶液,溶液温度达不到150 ℃
解析 (1)HCO水解的离子方程式为HCO+H2OH2CO3+OH-,当NaHCO3分解生成Na2CO3,且Na2CO3的水解程度大于NaHCO3时,乙同学的判断才是正确的。
(2)Na2CO3和NaHCO3溶液都能和Ba(OH)2、Ca(OH)2溶液反应产生白色沉淀,和NaOH溶液混合都无明显现象,BaCl2和Na2CO3产生白色沉淀,和NaHCO3溶液不反应,则加入BaCl2溶液,若产生沉淀,说明乙正确。
(3)10 ℃时溶液的pH=8.3,则溶液为NaHCO3,若pH高于8.3,则溶液为Na2CO3溶液或Na2CO3和NaHCO3的混合液,因为Na2CO3水解程度大。加热后冷却到10 ℃,若pH高于8.3,说明NaHCO3分解生成Na2CO3和CO2,CO2挥发,冷却后pH升高,乙正确;若pH等于8.3,说明升、降温只影响了HCO的水解平衡,甲正确。
(4)常压下加热NaHCO3的水溶液温度不可能达到150 ℃,所以乙的判断是错误的。
专题讲座八 离子浓度的大小比较
一、熟悉两大理论,构建思维基点
1.电离理论
(1)弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水溶液中:NH3·H2O、NH、OH-浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH)。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如在H2S溶液中:H2S、HS-、S2-、H+的浓度大小关系是c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。
2.水解理论
(1)弱电解质离子的水解损失是微量的(双水解除外),但由于水的电离,故水解后酸性溶液中c(H+)或碱性溶液中c(OH-)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。如NH4Cl溶液中:NH、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(NH3·H2O)。
(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3溶液中:CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
二、把握3种守恒,明确等量关系
1.电荷守恒规律
电解质溶液中,无论存在多少种离子,溶液都是呈电中性,
即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO、CO、OH-,存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)。
2.物料守恒规律
电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,它们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。
3.质子守恒规律
如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下:
由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
三、理清一条思路,掌握分析方法
四、典例导悟,分类突破
(一)粒子种类的判断
【例1】 (1)NaHCO3溶液中_______________________________。
(2)Na2CO3溶液中________________________________________。
(3)NaHCO3和Na2CO3的溶液中______________________________。
(4)向NaOH溶液中通入CO2气体(任意量)______ _____________________________。
答案 (1)(2)(3)(4)粒子种类都是
离子:Na+、CO、HCO、OH-、H+;分子:H2CO3、H2O
判断盐溶液中粒子种类时,首先要清楚盐溶液中的电离、水解情况,特别是多步电离和多步水解。
如:(1)NaHCO3溶液中,因NaHCO3===Na++HCO,HCOCO+H+,HCO+H2OH2CO3+OH-,H2OH++OH-。故溶液中的离子有:Na+、CO、HCO、OH-、H+;分子有:H2CO3、H2O。
(二)单一溶液中离子浓度的关系
【例2】 0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液
①粒子种类______________________________________。
②大小关系__________________________________________。
③物料守恒___________________________________________。
解析 NH4Cl===NH+Cl-(完全电离)
NH+H2ONH3·H2O+H+(微弱)
H2OH++OH-(极微弱)
答案 ①Cl-、NH、H+、NH3·H2O、OH-、H2O
②c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
③c(Cl-)=c(NH)+c(NH3·H2O)
【例3】 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系
①大小关系____________________________________________。
②物料守恒____________________________________________。
③电荷守恒__________________________________________。
④质子守恒____________________________________________。
解析 NaHCO3===Na++HCO(完全电离)
HCO+H2OH2CO3+OH-(主要)
HCOH++CO(次要)
H2OH++OH-(极微弱)
答案 ①c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)
②c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
③c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)
④c(OH-)=c(H2CO3)+c(H+)-c(CO)
【例4】 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系
①大小关系_________________________________________。
②物料守恒_________________________________________________。
③电荷守恒__________________________。
④质子守恒__________________________________________。
解析 Na2CO3===2Na++CO(完全电离)
CO+H2OHCO+OH-(主要)
HCO+H2OH2CO3+OH-(次要)
H2OH++OH-(极微弱)
答案 ①c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
②c(Na+)=2{c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)}
③c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)
④c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)
1.比较时紧扣两个微弱
(1)弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。如在稀醋酸溶液中:CH3COOHCH3COO-+H+,H2OOH-+H+,在溶液中微粒浓度由大到小的顺序:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。
(2)弱酸根离子或弱碱根离子的水解是微弱的,但水的电离程度远远小于盐的水解程度。如稀的CH3COONa溶液中,CH3COONa===CH3COO-+Na+,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,H2OH++OH-,所以CH3COONa溶液中,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)。
2.(1)酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式盐中酸式酸根离子的电离能力和水解能力哪一个更强,如NaHCO3溶液中HCO的水解能力大于其电离能力,故溶液显碱性。
(2)多元弱酸的强碱正盐溶液:弱酸根离子水解以第一步为主。例如,硫化钠溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)。
3.质子守恒式可以由电荷守恒式和物料守恒式推导出来。以KHS溶液为例,电荷守恒式为c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)①,物料守恒式为c(K+)=c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)②,由①-②得质子守恒式,消去没有参与变化的K+等。
4.规避等量关系中的2个易失分点
(1)电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。如2c(CO)的系数2代表一个CO带2个负电荷,不可漏掉。
(2)物料守恒式中,离子浓度系数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中,“2”表示c(Na+)是溶液中各种硫元素存在形式的硫原子总浓度的2倍。
(三)酸、碱中和型离子浓度的关系
【例5】 比较下列几种溶液混合后各离子浓度的大小。
(1)CH3COOH和NaOH等浓度等体积混合,离子浓度大小顺序为________________________________________________________________________。
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH<7,离子浓度大小顺序为________________________________________________________________________。
(3)pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合,其离子浓度大小顺序为________________________________________________________________________。
解析 (1)恰好反应后,溶质为CH3COONa。
(2)中和反应后,溶质为CH3COONa、CH3COOH,且CH3COOH电离程度大于CH3COONa水解程度。
(3)由于CH3COOH是弱酸,题中c(CH3COOH)要远大于c(NaOH),反应后溶质为CH3COOH、CH3COONa,且n(CH3COOH)要远大于n(CH3COONa),溶液中CH3COOH电离程度大于CH3COONa的水解程度,溶液呈酸性。
答案 (1)c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
(2)c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
(3)c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
【例6】 常温下,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液
滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 CH3COOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是
( )
A.点①所示溶液中:
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
B.点②所示溶液中:
c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
C.点③所示溶液中:
c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.滴定过程中可能出现:
c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
解析 点①溶液中的溶质为0.001 mol CH3COOH和0.001 mol CH3COONa,据物料守恒:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),整理后得c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-);点②溶液的pH=7,据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),又c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(CH3COO-);点③溶液中的溶质为0.002 mol CH3COONa,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。
答案 D
【例7】 将标准状况下2.24 L CO2缓慢通入1 L 0.15 mol·L-1的NaOH溶液中,气体被充分吸收,下列关系不正确的是 ( )
A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
B.2c(Na+)=3{c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)}
C.c(Na+)>c(CO)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
D.2c(OH-)+c(CO)=c(HCO)+3c(H2CO3)+2c(H+)
解析 CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
x 2x
CO2+NaOH===NaHCO3
y y
所以,A项符合电荷守恒;B项,对于0.05 mol·L-1的Na2CO3溶液,c(Na+)=2{c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)},对于0.05 mol·L-1的NaHCO3溶液:c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO),所以2c(Na+)=3{c(H2CO3)+c(HCO)+c(CO)},B项正确;C项,由于CO+H2OHCO+OH-为主,所以c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)>c(H+),错误;D项,结合A、B两选项,推断该关系式正确。
答案 C
(四)盐与酸(碱)混合型
首先考虑是否反应,都不反应,分析盐的水解程度和酸(碱)的电离程度的大小。若能反应,则按反应后混合组成再综合考虑水解和电离两种因素。
【例8】 用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中c(CH3COO-)>c(Na+),对该溶液的下列判断正确的是 ( )
A.c(H+)>c(OH-)
B.c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1
C.c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
D.c(CH3COO-)+c(OH-)=0.1 mol·L-1
解析 由电荷守恒有c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),因c(CH3COO-)>c(Na+),则c(H+)>c(OH-);且c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+0.1 mol·L-1>0.1 mol·L-1;由物料守恒有:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2 mol·L-1,因c(CH3COO-)>c(Na+)=0.1 mol·L-1,则c(CH3COO-)>c(CH3COOH)。
答案 A
【例9】 将0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液与0.1 mol·L-1 KOH溶液等体积混合,下列关系正确的是 ( )
A.2c(K+)=c(HCO)+2c(CO)+c(H2CO3)
B.c(Na+)>c(K+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)>c(H+)
C.c(OH-)+c(CO)=c(H+)+c(H2CO3)+0.1 mol·L-1
D.3c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
解析 根据物料守恒可知A中表达式为2c(K+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3),A错;题中两溶液反应后含有等浓度的HCO和CO,由于CO的水解程度大于HCO的水解程度,因此选项B中的表达式为c(Na+)>c(HCO)>c(K+)>c(CO)>c(OH-)>c(H+),B错;C选项,根据电荷守恒有c(Na+)+c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO),根据物料守恒有c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3),两者相减可知正确的表达式为c(OH-)+c(CO)=c(H+)+c(H2CO3)+0.05 mol·L-1;由电荷守恒和c(Na+)=2c(K+)可知选项D正确。
答案 D
(五)不同溶液中同一离子浓度的大小比较
选好参照物,分组比较各个击破
如25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液中:
①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4、④(NH4)2SO4、⑤(NH4)2Fe(SO4)2,c(NH)由大到小的顺序为⑤>④>③>①>②。分析流程为
分组
【例10】 比较下列几组溶液中指定离子浓度的大小。
(1)浓度均为0.1 mol·L-1的①H2S、②NaHS、③Na2S、④H2S和NaHS混合液,溶液pH从大到小的顺序是
________________________________________________________________________
______________。c(H2S)从大到小的顺序是________________________________________________________________________。
(2)相同浓度的下列溶液中:①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH中,c(CH3COO-)由大到小的顺序是
________________________________________________________________________。
(3)c(NH)相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HSO4溶液、③(NH4)2CO3溶液、④NH4Cl溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序为
________________________________________________________________________。
答案 (1)③>②>④>① ①>④>②>③ (2)②>①>③ (3)④>②>③>①
探究高考 明确考向
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)饱和食盐水中:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) ( )
(2013·广东理综,12C)
(2)在Na2S稀溶液中:c(H+)===c(OH-)-2c(H2S)-c(HS-) ( )
(2013·天津理综,5C)
答案 (1)√ (2)√
2.(2013·海南,8改编)0.1 mol·L-1 HF溶液的pH=2,则该溶液中有关浓度关系式不正确的是 ( )
A.c(H+)>c(F-) B.c(H+)>c(HF)
C.c(OH-)<c(HF) D.c(HF)>c(F-)
答案 B
解析 电离后,因水也电离产生H+,所以c(H+)>c(F-),均约为0.01 mol·L-1,c(HF)约为0.09 mol·L-1,c(OH-)为10-12 mol·L-1。
3.(2013·浙江理综,12)25 ℃时,用浓度为0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:HZ<HY<HX
B.根据滴定曲线,可得Ka(HY)≈10-5
C.将上述HX、HY溶液等体积混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时:c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
D.HY与HZ混合,达到平衡时c(H+)=+c(Z-)+c(OH-)
答案 B
解析 根据中和滴定曲线先判断HX、HY和HZ的酸性强弱,再运用电离平衡、水解平衡知识分析、解决相关问题。由图像可知,当V(NaOH)=0(即未滴加NaOH)时,等浓度的三种酸溶液的pH大小顺序为HX>HY>HZ,则酸性强弱顺序为HX
4.(2013·四川理综,5)室温下,将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽略体积变化),实验数据如下表:
实验编号
起始浓度/(mol·L-1)
反应后溶液的pH
c(HA)
c(KOH)
①
0.1
0.1
9
②
x
0.2
7
下列判断不正确的是 ( )
A.实验①反应后的溶液中:c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
B.实验①反应后的溶液中:c(OH-)=c(K+)-c(A-)=mol·L-1
C.实验②反应后的溶液中:c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1
D.实验②反应后的溶液中:c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)
答案 B
解析 由实验①可知HA是一元弱酸,二者恰好完全反应,因A-离子水解使KA溶液呈碱性,故A项正确;由电荷守恒可知,c(OH-)+c(A-)=c(H+)+c(K+),故B项错误;由实验②分析,因反应后溶液呈中性,则酸应过量,x>0.2,由原子守恒可知c(A-)+c(HA)>0.1 mol·L-1成立,C项正确;在中性溶液中,c(H+)=c(OH-),再由电荷守恒可知c(K+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+),D项正确。
5.(2012·江苏,15改编)25 ℃时,有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol·L-1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH的关系如图所示。下列有关溶液中离子浓度关系的叙述错误的是 ( )
A.pH=5.5的溶液中:c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
B.W点所表示的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
C.pH=3.5的溶液中:c(Na+)+c(H+)-c(OH-)+c(CH3COOH)=0.1 mol·L-1
D.向W点所表示的1.0 L溶液中通入0.05 mol HCl气体(溶液体积变化可忽略):c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
答案 A
解析 由图像可知,在W点时,pH=4.75,溶液中c(CH3COO-)=c(CH3COOH)=0.050 mol·L-1,并且随pH的减小,溶液酸性增强,pH<4.75时,c(CH3COOH)>c(CH3COO-),pH>4.75时,c(CH3COOH)
A.新制氯水中加入固体NaOH:c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)
B.pH=8.3的NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(H2CO3)
C.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合:c(Cl-)=c(NH)>c(OH-)=c(H+)
D.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合:2c(H+)-2c(OH-)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)
答案 D
解析 要会运用溶液中的守恒解题。在任何溶液中都存在电荷守恒,选项A的溶液中电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)+c(Cl-)+c(OH-),故A错;NaHCO3溶液的pH=8.3,说明其水解程度大于电离程度,则c(H2CO3)>c(CO),故B错;pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合时,氨水是过量的,溶液不显中性,故C错;D选项中的CH3COOH与NaOH反应,得到的是等浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,由电荷守恒得:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),由元素守恒得2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),将电荷守恒关系式乘以2与元素守恒关系式相加得:c(CH3COO-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(CH3COOH),移项得:2c(H+)-2c(OH-)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH),故D正确。
7.(2012·上海,21)常温下a mol·L-1 CH3COOH稀溶液和b mol·L-1 KOH稀溶液等体积混合,下列判断一定错误的是 ( )
A.若c(OH-)>c(H+),a=b
B.若c(K+)>c(CH3COO-),a>b
C.若c(OH-)=c(H+),a>b
D.若c(K+)
8.(2011·安徽理综,13)室温下,将1.000 mol·L-1盐酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L-1氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.a点由水电离出的c(H+)=1.0×10-14 mol·L-1
B.b点:c(NH)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)
C.c点:c(Cl-)=c(NH)
D.d点后,溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热
答案 C
解析 a点时氨水中的H+全部来自水的电离,此时pH<14,故c(H+)>1.0×10-14 mol·L-1,A错误;b点时溶液显碱性,则氨水过量,c(NH)+c(NH3·H2O)>c(Cl-),B错误;c点时pH=7,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),推出c(Cl-)=c(NH),C正确;d点后主要存在NH的水解反应,该反应吸热,D错误。
9.(2011·江苏,14改编)下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.在0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(H2CO3)
B.在0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(HCO)+2c(H2CO3)
C.向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaOH溶液:c(CO)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)
D.常温下,CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH=7,c(Na+)=0.1 mol·L-1]:c(CH3COOH)>c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
答案 B
解析 A项中在NaHCO3溶液中,HCO的水解程度大于HCO的电离程度,故微粒浓度:c(H2CO3)>c(CO);根据Na2CO3溶液中电荷守恒和物料守恒可知B项正确;C选项中二者恰好反应生成等物质的量的Na2CO3和NaHCO3,由于CO的水解程度大于HCO的电离程度,因此c(HCO)>c(CO),故C错;D项正确的表达式为c(Na+)=c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)=c(OH-)。
10.(2011·天津理综,4)25 ℃时,向10 mL 0.01 mol·L-1 KOH溶液中滴加0.01 mol·L-1苯酚溶液,混合溶液中粒子浓度关系正确的是 ( )
A.pH>7时,c(C6H5O-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-)
B.pH<7时,c(K+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)
C.V[C6H5OH(aq)]=10 mL时,c(K+)=c(C6H5O-)>c(OH-)=c(H+)
D.V[C6H5OH(aq)]=20 mL时,c(C6H5O-)+c(C6H5OH)=2c(K+)
答案 D
解析 向KOH溶液中滴加苯酚溶液,发生反应:KOH+C6H5OH===C6H5OK+H2O。A项pH>7时,溶液呈碱性,则有c(OH-)>c(H+),离子浓度关系为c(K+)>c(C6H5O-)>c(OH-)>c(H+);B项pH<7时,溶液呈酸性,则有c(H+)>c(OH-),据电荷守恒有c(K+)+c(H+)=c(C6H5O-)+c(OH-),从而可知c(K+)
11.(2011·广东理综,11)对于0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液,正确的是 ( )
A.升高温度,溶液pH降低
B.c(Na+)=2c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(SO)+2c(HSO)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(SO)与c(Na+)均增大
答案 D
解析 溶液中存在亚硫酸根离子的水解平衡和水的电离平衡,温度升高,盐的水解程度增大,pH增大,A错误;B项是物料守恒,但钠离子的浓度是后面三种离子浓度和的2倍,故错误;C项是电荷守恒,亚硫酸氢根离子浓度不能乘以2;D项加入氢氧化钠,钠离子浓度增大,氢氧根离子的浓度增大,亚硫酸根离子的水解平衡左移,亚硫酸根离子的浓度也增大。
12.(2011·大纲全国卷,9)室温时,将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合,下列关于该混合溶液的叙述错误的是( )
A.若pH>7,则一定是c1V1=c2V2
B.在任何情况下都是c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.当pH=7时,若V1=V2,则一定是c2>c1
D.若V1=V2,c1=c2,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
答案 A
解析 NaOH溶液与CH3COOH溶液混合时发生反应:CH3COOH+NaOH===CH3COONa+H2O,二者恰好完全反应时,生成CH3COONa,溶液显碱性。A项pH>7,可能是二者恰好完全反应或NaOH溶液过量,则有c1V1≥c2V2;B项任何情况下溶液都呈电中性,则有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-);C项NaOH与CH3COOH恰好完全反应时,溶液呈碱性,若pH=7,CH3COOH应稍过量,即n(CH3COOH)>n(NaOH),当V1=V2时,则有c2>c1;D项当V1=V2,c1=c2时,NaOH与CH3COOH恰好完全反应生成CH3COONa,CH3COONa部分发生水解生成CH3COOH,根据物料守恒可得:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)。
练出高分
1.常温下a mol·L-1稀氨水和b mol·L-1稀盐酸等体积混合,对混合后溶液判断一定正确的是
( )
A.若a=b,则c(NH)=c(Cl-)
B.若a>b,则c(NH)>c(Cl-)
C.若a>b,则c(OH-)>c(H+)
D.若a<b,则c(OH-)<c(H+)
答案 D
解析 A项,当a=b时,恰好完全反应生成NH4Cl,由于NH的水解,致使c(NH)<c(Cl-);B、C项,当a>b时,溶液可能呈中性。
2.醋酸钡[(CH3COO)2Ba·H2O]是一种媒染剂,下列是有关0.1 mol·L-1醋酸钡溶液中粒子浓度的比较,其中错误的是 ( )
A.c(Ba2+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(H+)+2c(Ba2+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.c(H+)=c(OH-)-c(CH3COOH)
D.2c(Ba2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
答案 A
解析 A项,应为c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+);B项,符合电荷守恒;C项符合质子守恒;D项符合物料守恒。
3.室温时,将V1 mL c1 mol·L-1的NaOH溶液滴加到V2 mL c2 mol·L-1的醋酸中,下述结论中正确的是 ( )
A.若混合溶液的pH=7,则c1V1>c2V2
B.若V1=V2、c1=c2,则混合溶液中c(Na+)=c(CH3COO-)
C.若混合溶液的pH=7,则混合溶液中c(Na+)=c(CH3COO-)
D.若V1=V2,且混合溶液的pH>7,则一定有c1>c2
答案 C
解析 A项,若c1V1=c2V2,则溶液呈碱性,若使溶液呈中性,则醋酸应稍过量,即c1V1<c2V2;B项,当V1=V2,c1=c2时,c(Na+)应大于c(CH3COO-);D项,当V1=V2,c1=c2时,混合溶液的pH也大于7。
4.下列有关溶液中粒子浓度的关系式中,正确的是 ( )
A.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③ONa三种溶液中的c(Na+):③>②>①
B.0.1 mol·L-1某二元弱酸强碱盐NaHA溶液中:c(Na+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)
C.下图中pH=7时:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
D.上图中a点溶液中各离子浓度的关系是:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)
答案 D
解析 A项,当pH相同时,其物质的量浓度应是①>②>③,所以c(Na+)也应是①>②>③;B项,根据物料守恒,c(Na+)=c(A2-)+c(HA-)+c(H2A);C项,当pH=7时,c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+);D项,a点为NaOH、CH3COONa等量混合,根据物料守恒和电荷守恒可以判断该式正确。
5.常温下,0.1 mol·L-1氨水溶液中=1×10-8,下列叙述错误的是 ( )
A.该溶液中氢离子的浓度:c(H+)=1×10-9 mol·L-1
B.0.1 mol·L-1氨水溶液与0.1 mol·L-1 HCl溶液等体积混合后所得溶液中:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
C.0.1 mol·L-1的氨水溶液与0.05 mol·L-1 H2SO4溶液等体积混合后所得溶液中:c(NH)+c(NH3·H2O)=2c(SO)
D.浓度均为0.1 mol·L-1的NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合后,若溶液呈碱性,则c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
答案 A
解析 A项,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,故错误;B项,酸和碱恰好反应生成氯化铵,溶液中阴阳离子所带电荷相等,故正确;C项,根据物料守恒得c(NH)+c(NH3·H2O)=0.05 mol·L-1,硫酸根离子不水解,所以c(SO)=0.025 mol·L-1,故C正确;D项,溶液呈碱性,说明氨水的电离程度大于铵根离子的水解程度,氯离子不水解,所以c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O),溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),溶液中c(NH3·H2O)>c(OH-),所以各微粒的浓度大小顺序是c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+),故D正确。
6. 20 ℃时向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中不断滴入0.1 mol·L-1 NaOH(aq),溶液pH变化如图所示。此过程里溶液中离子浓度的关系错误的是 ( )
A.a点:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
B.b点:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
C.c点:c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
D.d点:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
答案 C
解析 a点为CH3COOH和CH3COONa等量混合,由于CH3COOH的电离大于CH3COO-的水解,A项正确;b点溶液呈中性,正确;c点,正好生成CH3COONa溶液,c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+),错误;d点,CH3COONa与NaOH按2∶1混合,该关系式正确。
7. H2SO3是二元弱酸,NaHSO3溶液呈酸性。在0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中,下列关系正确的是 ( )
A.c(HSO)>c(SO)>c(H2SO3)
B.c(Na+)=c(HSO)+2c(SO)+c(H2SO3)
C.c(Na+)=c(HSO)>c(H+)>c(OH-)
D.c(Na+)+c(H+)=c(HSO)+c(OH-)+c(SO)
答案 A
解析 A选项正确,NaHSO3溶液显酸性,即HSO电离程度大于水解程度,所以c(SO)>c(H2SO3);B选项错误,不符合物料守恒式;C选项错误,由于亚硫酸氢根离子电离,钠离子的浓度大于亚硫酸氢根离子的浓度;D选项错误,应是2c(SO)。
8.下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( )
A.浓度均为0.1 mol·L-1的氨水和盐酸等体积混合后:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
B.等浓度的碳酸钠、碳酸氢钠溶液混合后:c(CO)<c(HCO)
C.在NaHB溶液中一定有:c(Na+)=c(HB-)+2c(B2-)
D.Na2CO3溶液中:2c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
答案 A
解析 依据质子守恒知A项正确;B项错误,未知两溶液的体积关系,不能确定离子浓度大小;C选项错误,NaHB溶液中物料守恒式为c(Na+)=c(HB-)+c(H2B)+c(B2-);Na2CO3溶液中,根据物料守恒有c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)],D选项错误。
9.常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,实验信息如下:
实验编号
c(HA)/mol·L-1
c(NaOH)/mol·L-1
反应后溶液pH
甲
0.1
0.1
pH=9
乙
c1
0.2
pH=7
下列判断不正确的是 ( )
A.c1一定大于0.2 mol·L-1
B.HA的电离方程式是HAH++A-
C.甲反应后溶液中:c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
D.乙反应后的溶液中:c(Na+)<c(HA)+c(A-)
答案 C
解析 根据题意可知NaA溶液呈碱性,所以HA是弱酸,B正确;若c1=0.2 mol·L-1,则反应后溶液的pH大于7,实际上pH=7,则HA必过量,即c1一定大于0.2 mol·L-1,A正确;甲反应后溶液中的溶质是NaA,微粒浓度的关系应为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),C错误;乙反应后的溶液中溶质是NaA和HA,故有:c(Na+)<c(HA)+c(A-),D正确。
10.常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2SO3溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。有关微粒的物质的量变化如图所示。(其中Ⅰ表示H2SO3,Ⅱ代表HSO、Ⅲ代表SO)。根据图示判断正确的是 ( )
A.当V(NaOH)=0时,由水电离出的c(H+)=1.0×10-7
B.当V(NaOH)=20 mL时:c(Na+)>c(HSO)>c(H+)>c(SO)>c(OH-)
C.当V(NaOH)=40 mL时2c(Na+)=c(SO)
D.当V(NaOH)=40 mL后,继续滴加NaOH溶液,溶液的温度会继续升高
答案 B
解析 H2SO3溶液是酸性溶液,水的电离会受到抑制,A选项错误;当V(NaOH)=20 mL时,溶液中的溶质是NaHSO3,根据图像分析知,溶液中c(SO)>c(H2SO3),故HSO的电离大于其水解,溶液呈酸性,B选项正确;当V(NaOH)=40 mL时,溶质为Na2SO3,SO存在水解现象,故2c(Na+)>c(SO),C选项错误;当V(NaOH)=40 mL后,继续滴加NaOH溶液,溶液中不再发生中和反应,溶液的温度不会继续升高,D选项错误。
11.将0.2 mol·L-1 HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,测得混合溶液中c(Na+)>c(A-),则(用“>”、“<”或“=”填写下列空白):
(1)混合溶液中c(A-)______c(HA)。
(2)混合溶液中c(HA)+c(A-)______0.1 mol·L-1。
(3)混合溶液中,由水电离出的c(OH-)____0.2 mol·L-1 HA溶液中由水电离出的c(H+)。
(4)25 ℃时,如果取0.2 mol·L-1 HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,测得混合溶液的pH<7,则HA的电离程度______NaA的水解程度。
答案 (1)< (2)= (3)> (4)>
解析 (1)将0.2 mol·L-1 HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合时,溶质为等物质的量的HA和NaA,由于c(Na+)>c(A-),说明A-的水解能力大于HA的电离能力,使得c(HA)>c(A-)。
(2)通过物料守恒及等体积混合后浓度减半可知,c(HA)+c(A-)=0.1 mol·L-1。
(3)混合溶液中由于NaA的存在,促进水的电离,而0.2 mol·L-1 HA溶液中水的电离受到抑制,因此前者由水电离产生的c(OH-)大于后者由水电离产生的c(H+)。
(4)如果取0.2 mol·L-1 HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,溶质为等浓度的HA和NaA,混合溶液的pH<7,溶液呈酸性,说明HA的电离程度大于NaA的水解程度。
12.有A、B、C、D四种强电解质,它们在水中电离时可产生下列离子(每种物质只含一种阳离子和一种阴离子且互不重复)。
阳离子
K+、Na+、Ba2+、NH
阴离子
CH3COO-、Cl-、OH-、SO
已知:①A、C溶液的pH均大于7,B溶液的pH小于7,A、B溶液中水的电离程度相 同,D溶液的焰色反应(透过蓝色钴玻璃)显紫色。
②C溶液和D溶液相遇时只生成白色沉淀,B溶液和C溶液相遇时只生成有刺激性气味的气体,A溶液和D溶液混合时无明显现象。
(1)A的化学式为__________。
(2)用离子方程式表示B溶液的pH小于7的原因:
________________________________________________________________________。
(3)写出C溶液和D溶液反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(4)pH=10的A溶液与pH=10的C溶液中水的电离程度大的是________(填A或C的化学式)。
(5)将等体积、等物质的量浓度的B溶液和C溶液混合,反应后溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为
________________________________________________________________________。
答案 (1)CH3COONa
(2)NH+H2ONH3·H2O+H+
(3)Ba2++SO===BaSO4↓
(4)CH3COONa
(5)c(OH-)>c(Ba2+)=c(Cl-)>c(NH)>c(H+)
13.某二元酸(化学式用H2B表示)在水中的电离方程式是H2B===H++HB-;HB-H++B2-。回答下列问题。
(1)Na2B溶液显________(填“酸性”、“中性”或“碱性”),理由是______________________________________(用离子方程式表示)。
(2)在0.1 mol·L-1的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是________(填字母序号)。
A.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol·L-1
B.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HB-)+2c(B2-)
D.c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)
(3)已知0.1 mol·L-1 NaHB溶液的pH=2,则0.1 mol·L-1 H2B溶液中的氢离子的物质的量浓度可能________ 0.11 mol·L-1(填“<”、“>”或“=”),理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)0.1 mol·L-1 NaHB溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是________________________________________________________________________。
答案 (1)碱性 B2-+H2OHB-+OH-
(2)CD
(3)< 0.1 mol·L-1 NaHB溶液的pH=2,说明其中c(H+)=0.01 mol·L-1,主要是HB-电离产生的。在H2B溶液中,第一步电离产生的H+抑制了第二步的电离,所以0.1 mol·L-1 H2B溶液中c(H+)<0.11 mol·L-1
(4)c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)
解析 (1)由H2B===H++HB-(完全电离),HB-H++B2-(部分电离),知Na2B溶液中B2-将发生水解反应B2-+H2OHB-+OH-,故Na2B溶液显碱性。(2)在Na2B溶液中存在:Na2B===2Na++B2-,B2-+H2OHB-+OH-,H2OH++OH-。由电荷守恒知c(Na+)+c(H+)=2c(B2-)+c(OH-)+c(HB-),C对;由物料守恒知c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)=0.2 mol·L-1,D对;在Na2B溶液中不存在H2B,A错;由物料守恒和电荷守恒知B错。(3)在NaHB溶液中,NaHB===Na+HB-,HB-H++B2-,H2OH++OH-。已知0.1 mol·L-1 NaHB溶液的pH=2,说明其中c(H+)=0.01 mol·L-1,主要是HB-电离产生的。在H2B溶液中,第一步电离产生的H+抑制了第二步的电离,所以0.1 mol·L-1 H2B溶液中c(H+)<0.11 mol·L-1。(4)在NaHB溶液中各离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)。
14.已知某溶液中只存在OH-、H+、NH、Cl-四种离子,某同学推测其离子浓度大小顺序可能有如下四种关系:
①c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
②c(NH)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+)
③c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
④c(Cl-)>c(H+)>c(NH)>c(OH-)
填写下列空白:
(1)若溶液中只溶有一种溶质,则该溶质是________,上述四种离子浓度的大小顺序为______________(填序号)。
(2)若四种离子的关系符合③,则溶质为__________;若四种离子的关系符合④,则溶质为__________。
(3)将pH相同的NH4Cl溶液和HCl溶液稀释相同的倍数,则下面图像正确的是________(填图像符号)。
(4)若该溶液是由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成,且恰好呈中性,则混合前c(HCl)______c(NH3·H2O)(填“大于”、“小于”或“等于”,下同);混合前酸中c(H+)和碱中c(OH-)的关系为c(H+)______c(OH-)。
答案 (1)NH4Cl ① (2)NH4Cl和NH3·H2O NH4Cl和HCl (3)B (4)小于 大于
解析 (1)由已知的四种离子,当溶液中只存在一种溶质时,为NH4Cl;NH4Cl为强酸弱碱盐,水解呈酸性,离子浓度关系为①;(2)四种离子的关系符合③时,溶液呈碱性,说明碱过量,则溶液中存在的溶质为NH4Cl和NH3·H2O;当四种离子的关系符合④时,溶液呈强酸性,盐酸过量,溶液中存在NH4Cl和HCl;(3)NH4Cl为强酸弱碱盐,稀释促进其水解,盐酸为强酸,在溶液中全部电离,pH相同的NH4Cl溶液和HCl溶液稀释相同的倍数时,盐酸的pH大于NH4Cl,且加水稀释其pH均增大,B项符合;(4)体积相等的稀盐酸和氨水混合,且恰好呈中性,则原溶液中氨水浓度略大于盐酸的浓度。
15.已知25 ℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表所示:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HClO
电离平衡常数
Ka=1.8×10-5
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
Ka=3.0×10-8
回答下列问题:
(1)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的四种溶液:
a.CH3COONa b.Na2CO3
c.NaClO d.NaHCO3
pH由小到大排列的顺序是__________(用编号填写)。
(2)常温下,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释过程中,下列表达式的数据变大的是________。
A.c(H+) B.c(H+)/c(CH3COOH)
C.c(H+)·c(OH-) D.c(OH-)/c(H+)
E.c(H+)·c(CH3COO-)/c(CH3COOH)
(3)体积均为100 mL pH=2的CH3COOH与一元酸HX,加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示,则HX的电离平衡常数________(填“大于”、“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)25 ℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=________ mol·L-1(填精确值)。
(5)标准状况下,将1.12 L CO2通入100 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液中,用溶液中微粒的浓度符号完成下列等式:
①c(OH-)=2c(H2CO3)+__________________;
②c(H+)+c(Na+)=______________________。
答案 (1)a<d<c<b (2)BD
(3)大于 稀释相同倍数,一元酸HX的pH变化比CH3COOH的大,故HX酸性较强,电离平衡常数较大
(4)9.9×10-7
(5)①c(HCO)+c(H+) ②c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
解析 (1)酸的电离常数越大,其酸性就越强,酸性越强其形成强碱弱酸盐的水解程度就越小,即相同浓度下的pH就越小,由表可以看出,电离常数为醋酸>碳酸的一级电离>次氯酸>碳酸的二级电离,所以物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的四种溶液的pH由小到大排列的顺序是a<d<c<b;(2)常温下,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液加水稀释,由于醋酸为弱酸,其电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+,其电离常数K=c(CH3COO-)·c(H+)/c(CH3COOH),因为加水,所以c(CH3COO-)变小,温度不变,K不变,所以c(H+)/c(CH3COOH)变大,故B正确,E错误;因为加水所以,c(H+)变小,故A错误,而温度不变,水的离子积不变,即c(H+)·c(OH-)不变,故C错误,而c(OH-)/c(H+)变大,故D正确;(3)由图知HX的电离平衡常数大于CH3COOH的电离平衡常数,因为稀释相同倍数,一元酸HX的pH变化比CH3COOH的大,故HX酸性较强,电离平衡常数较大;(4)25 ℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得pH=6,根据电荷守恒可以得到c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),所以c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=10-6-10-14/10-6=9.9×10-7 mol·L-1;(5)标准状况下,1.12 L CO2为0.05 mol,100 mL 1 mol·L-1的NaOH溶液含有NaOH的物质的量为0.1 mol,所以得到的溶质为0.05 mol·L-1的碳酸钠溶液,故根据质子守恒可以知道:c(OH-)=2c(H2CO3)+c(HCO)+c(H+);根据电荷守恒可以得到:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)。
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