2019版高考化学一轮精选教师用书鲁科专用：第8章物质在水溶液中的行为突破全国卷专题讲座（九） 水溶液中离子平衡的综合应用
展开突破全国卷专题讲座(九) 水溶液中离子平衡的综合应用
[备考分析]
考查方式主要有
①弱电解质的电离平衡与影响因素及电离常数的应用；
②水的电离平衡与影响因素及KW的应用；
③溶液的酸碱性及pH的计算、pH大小的比较；
④盐类水解的知识与应用(包括盐类水解规律、影响因素、盐溶液酸碱性的判断、盐类水解反应离子方程式的书写等)；
⑤电解质溶液中粒子浓度的大小关系；
⑥难溶电解质的溶解平衡及Ksp的应用等。
[解题策略]
电解质溶液既是中学化学理论知识的重点，又是高考考查的热点。电解质溶液知识主要包括弱电解质的电离、溶液的酸碱性、盐类的水解和难溶电解质的溶解平衡等。电解质溶液知识除在选择题中单独命题外，在非选择题中也常单独命题。
(1)将化学平衡理论迁移和应用到水的电离平衡、弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡、沉淀溶解平衡中，利用勒·夏特列原理解决平衡的移动问题。
(2)利用KW、Ka、Kb、Ksp的表达式进行变换，计算溶液中离子的浓度，进行pH计算等。
(3)比较溶液中粒子浓度大小时，仔细审题分析电离和水解的应用，结合三个守恒关系(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)解决问题。
①同一溶液中离子浓度大小的比较
b.
②不同溶液中同一离子浓度大小的比较
要注意溶液中离子间的相互影响，如CH3COONH4溶液中CH3COO－和NH的水解相互促进；NH4HSO4溶液中NH4HSO4电离出的H＋抑制NH的水解。故等物质的量浓度的CH3COONH4、NH4HSO4和NH4Cl溶液中[NH]的大小关系：NH4HSO4>NH4Cl>CH3COONH4。
[突破训练]
1．(2016·高考全国卷Ⅲ，13，6分)下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A．向0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中加入少量水，溶液中减小
B．将CH3COONa溶液从20 ℃升温至30 ℃，溶液中增大
C．向盐酸中加入氨水至中性，溶液中＞1
D．向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3，溶液中不变
解析：选D。CH3COOH溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水平衡正向移动，n(H＋)增大，n(CH3COOH)减小，所以增大，A项错误。CH3COONa溶液中存在水解平衡：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，水解反应属于吸热反应，升高温度，水解平衡常数增大，即增大，则减小，B项错误。根据电荷守恒：[NH]＋[H＋]＝[Cl－]＋[OH－]，溶液呈中性，则[H＋]＝[OH－]，[NH]＝[Cl－]，所以[NH]与[Cl－]的比值为1，C项错误。向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入AgNO3后Ag＋浓度不变，由于Ksp不变，故[Cl－]与[Br－]的比值也不变，D项正确。
2．(2016·高考全国卷Ⅰ，12，6分)298 K时，在20.0 mL 0.10 mol·L－1氨水中滴入0.10 mol·L－1的盐酸，溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L－1氨水的电离度为1.32%，下列有关叙述正确的是( )
A．该滴定过程应选择酚酞作为指示剂
B．M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C．M点处的溶液中[NH]＝[Cl－]＝[H＋]＝[OH－]
D．N点处的溶液中pH<12
解析：选D。当恰好完全中和时，生成NH4Cl，而NH4Cl溶液呈酸性，酚酞的变色范围为pH＝8.2～10.0，甲基橙的变色范围为pH＝3.1～4.4，故应选甲基橙作指示剂，A项错误；当V(盐酸)＝20.0 mL时，恰好完全反应，溶液呈酸性，B项错误；M点时由溶液中电荷守恒知[NH]＋[H＋]＝[Cl－]＋[OH－]，298 K时，pH为7的溶液呈中性，即[H＋]＝[OH－]，则[NH]＝[Cl－]，但[NH]＝[Cl－]≫[H＋]＝[OH－]，C项错误；该温度下，0.10 mol·L－1一元强碱溶液的pH＝13，若0.10 mol·L－1一元弱碱溶液的电离度为10%，则其pH＝12，而0.10 mol·L－1氨水的电离度小于10%，故溶液的pH＜12，D项正确。
3．40 ℃，在氨水体系中不断通入CO2，各种离子的变化趋势如图所示。下列说法不正确的是( )
A．在pH＝9.0时，[NH]＞[HCO]＞[NH2COO－]＞[CO]
B．不同pH的溶液中存在关系：[NH]＋[H＋]＝2[CO] ＋[HCO]＋[NH2COO－]＋[OH－]
C．随着CO2的通入，不断增大
D．在溶液pH不断降低的过程中，有含NH2COO－的中间产物生成
解析：选C。A项，在横坐标pH＝9.0的点，向上做一条垂直于横坐标的直线，根据与不同曲线的交点的纵坐标可以判断，A项正确；B项，根据溶液中电荷守恒可得B项正确；C项，＝，随着CO2的通入，NH的物质的量分数不断增大，故[NH]不断增大，一定温度下，Kb不变，故不断减小，也就是不断减小，C项错误；D项，根据图像可知pH在不断降低的过程中 NH2COO－先出现，后消失，由此判断D项正确。
4．物质在水溶液中可能存在电离平衡、盐的水解平衡或沉淀溶解平衡，它们都可看作化学平衡的一种。请根据所学化学知识回答下列问题：
(1)草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性。在0.1 mol·L－1 KHC2O4溶液中，下列关系正确的是________。
A．[K＋]＋[H＋]＝[HC2O]＋[OH－]＋[C2O]
B．[HC2O]＋[C2O]＝0.1 mol·L－1
C．[C2O]＜[H2C2O4]
D．[K＋]＝[H2C2O4]＋[HC2O]＋[C2O]
(2)0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中存在的平衡有(用离子方程式表示)________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)MOH和ROH两种一元碱的溶液分别加水稀释时的pH变化如图所示。下列叙述中不正确的是________。
A．ROH是一种强碱
B．在X点，MOH未完全电离
C．在X点，[M＋]＝[R＋]
D．稀释前，[ROH]＝10[MOH]
(4)AgCl在溶液中存在如下平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，在25 ℃时，AgCl的Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2。现将足量的AgCl分别加入下列液体中：①100 mL蒸馏水 ②100 mL 0.3 mol·L－1AgNO3溶液 ③100 mL 0.1 mol·L－1MgCl2溶液，充分搅拌后冷却到相同温度，Ag＋浓度由大到小的顺序为______________(填序号)。
解析：(1)根据溶液中电荷守恒可知，[K＋]＋[H＋]＝[HC2O]＋[OH－]＋2[C2O]，A错误；根据物料守恒可知，[H2C2O4]＋[C2O]＋[HC2O]＝0.1 mol·L－1，B错误；KHC2O4溶液呈酸性，说明HC2O的电离程度大于其水解程度，则[C2O]＞[H2C2O4]，C错误；在0.1 mol·L－1 KHC2O4溶液中，根据物料守恒可知，[K＋]＝[H2C2O4]＋[HC2O]＋[C2O]，D正确。(2)0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中存在的平衡有HCO的电离平衡、水解平衡以及水的电离平衡，离子方程式为HCOH＋＋CO、HCO＋H2OH2CO3＋OH－、H2OH＋＋OH－。(3)由图可知，pH＝13的ROH溶液稀释100倍时，pH变为11，则ROH为强碱，A正确；由图可知，pH＝12的MOH溶液稀释100倍时，pH变为11，则MOH是弱碱，在X点不完全电离，B正确；在X点，两种溶液的pH相同，则[H＋]、[OH－]均相同，由电荷守恒可知，[M＋]＝[R＋]，C正确；ROH为强碱，稀释前浓度为0.1 mol·L－1，MOH为弱碱，稀释前MOH的浓度大于0.01 mol·L－1，则稀释前[ROH]＜10[MOH]，D错误。(4)溶液中含有银离子或氯离子时会抑制AgCl溶解，氯离子或银离子浓度越大，抑制AgCl溶解程度越大，氯化镁和硝酸银溶液抑制AgCl溶解，但硝酸银是可溶性盐，所以硝酸银溶液中银离子浓度最大，则Ag＋浓度由大到小的顺序为②①③。
答案：(1)D (2)HCOH＋＋CO HCO＋H2OH2CO3＋OH－ H2OH＋＋OH－
(3)D (4)②①③
5．(2018·株洲高三模拟)草酸即乙二酸，是一种有机二元酸，在工业上有重要的作用。草酸在100 ℃开始升华，157 ℃时大量升华，并开始分解。
电离方程式 | 电离常数(mol·L－1) |
H2C2O4H＋＋HC2O | Ka1＝5.4×10－2 |
HC2O H＋＋C2O | Ka2＝5.4×10－5 |
NH3·H2ONH＋OH－ | Kb＝1.8×10－5 |
(1)(NH4)2C2O4溶液的pH________7(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)用惰性电极电解饱和草酸溶液可制得乙醛酸(OHC—COOH)。阴极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)草酸钠是一种重要的还原剂。合成草酸钠的操作如下：
草酸 草酸钠晶体
①75%酒精的作用是________________________________________________________________________。
②当草酸与碳酸钠的物质的量按2∶1充分混合后，溶液中pH＜7。请将该溶液中离子浓度按由大到小的顺序排列：________________________________________________________________________。
(4)已知某温度下CaC2O4的Ksp为2.5×10－9mol2·L－2。将0.02 mol·L－1澄清石灰水和0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液等体积混合，所得溶液中C2O的物质的量浓度为__________。
解析：(1)由题给表格可知，H2C2O4、HC2O、NH3·H2O的电离常数大小为H2C2O4＞HC2O＞NH3·H2O，故草酸铵溶液显酸性。(2)阴极得电子发生还原反应：2H＋＋HOOC—COOH＋2e－===HOOC—CHO＋H2O。(3)①加入酒精是为了降低草酸钠的溶解度，便于晶体析出。②二者反应后溶质为草酸氢钠，因为溶液显酸性，所以HC2O的电离程度大于其水解程度，则离子浓度大小顺序为[Na＋]＞[HC2O]＞[H＋]＞[C2O]＞[OH－]。(4)混合后所得溶液中[Ca2＋]＝0.005 mol·L－1，Ksp(CaC2O4)＝[Ca2＋]·[C2O]＝2.5×10－9 mol2·L－2，则[C2O]＝ mol·L－1＝5×10－7 mol·L－1。
答案：(1)＜
(2)2H＋＋HOOC—COOH＋2e－===HOOC—CHO＋H2O
(3)①降低草酸钠的溶解度，便于晶体析出
②[Na＋]＞[HC2O]＞[H＋]＞[C2O]＞[OH－]
(4)5×10－7 mol·L－1
