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 盐类的水解学案及答案

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(1)识图像
①观察纵、横坐标表示何种变量，是pH、浓度还是含量。
②观察图像，分析曲线(点、线段)的变化规律。
(2)想原理
涉及电解质的强弱，影响弱电解质电离平衡的因素，盐类水解的影响因素及溶液中存在的“三大守恒”。
(3)找联系
将图像与弱电解质的电离及盐类水解相关知识联系起来，分析题目中涉及的问题，利用平衡移动原理分析。
1．pH—酸(或碱)的量变化曲线
解决酸碱中和滴定曲线类问题的关键是巧抓“5点”，即曲线的起点、恰好反应点、中性点、反应一半点和过量点，先判断出各点的溶质及溶液的酸碱性。以室温时用0.1 ml·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L－1 HA溶液为例(如图)，总结如何抓住滴定曲线的5个关键点。
例1 室温时，将0.10 ml·L－1 NaOH溶液滴入20.00 mL未知浓度的某一元酸HA溶液中，溶液pH随加入NaOH溶液体积的变化曲线如图所示(忽略溶液混合时体积的变化)。当V(NaOH)＝20.00 mL(图中c点)，二者恰好完全反应。则下列有关说法不正确的是( )
A．HA为弱酸，其物质的量浓度为0.10 ml·L－1
B．a点时：c(A－)－c(HA)＝2c(H＋)－2c(OH－)
C．c(HA)＋c(A－)＋c(Na＋)的值：b点近似等于c点
D．d点时：2c(HA)＋2c(A－)＝3c(Na＋)
答案 D
解析 A项，当V(NaOH)＝20.00 mL(图中c点)，二者恰好完全反应，所以HA的浓度是
0.10 ml·L－1，起始时HA的pH＝3，这说明HA为弱酸，正确；B项，a点时HA被中和一半，溶液中的溶质是等浓度的HA、NaA，根据电荷守恒和物料守恒可知溶液中c(A－)－c(HA)＝2c(H＋)－2c(OH－)，正确；C项，b点溶液显中性，c(A－)＝c(Na＋)，则b点溶液中c(HA)＋c(A－)＋c(Na＋)＝c(HA)＋2c(A－)，c点二者恰好反应，根据物料守恒可知c＇(HA)＋c＇(A－)＝c＇(Na＋)，因此溶液中c＇(HA)＋c＇(A－)＋c＇(Na＋)的值为2c＇(HA)＋2c＇(A－)，由于溶液中A－浓度均远大于HA浓度，故c(HA)＋c(A－)＋c(Na＋)的值b点近似等于c点，正确；D项，d点时溶质是NaOH和NaA，二者物质的量之比为1∶2，根据物料守恒可知：3c(HA)＋3c(A－)＝2c(Na＋)，错误。
2．纵、横坐标均为对数的图像
(1)pOH—pH曲线
pOH＝－lg c(OH－)
①表示一元酸与一元碱中和过程中H＋与OH－浓度的关系。
②Q点代表溶液显中性。
③M点溶液显酸性，N点溶液显碱性，两点水的电离程度相同。
(2)对数图
例2 (2017·全国卷Ⅰ，13)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A．Ka2(H2X)的数量级为10－6
B．曲线N表示pH与lg eq \f(cHX－,cH2X)的变化关系
C．NaHX溶液中c(H＋)>c(OH－)
D．当混合溶液呈中性时：c(Na＋)>c(HX－)>c(X2－)>c(OH－)＝c(H＋)
答案 D
解析 横坐标取0时，曲线M对应的pH约为5.4，曲线N对应的pH约为4.4，因为是NaOH溶液滴定H2X溶液，所以在酸性较强的溶液中会存在c(HX－)＝c(H2X)，所以曲线N表示pH与lg eq \f(cHX－,cH2X)的变化关系，B项正确；eq \f(cX2－,cHX－)＝1时，即lg eq \f(cX2－,cHX－)＝0时，pH≈5.4，c(H＋)＝1×10－5.4 ml·L－1，Ka2＝eq \f(cH＋·cX2－,cHX－)≈1×10－5.4，A正确；NaHX溶液中，c(HX－)>c(X2－)，即eq \f(cX2－,cHX－)<1，lg eq \f(cX2－,cHX－)<0，此时溶液呈酸性，C正确；D项，当溶液呈中性时，由曲线M可知lg eq \f(cX2－,cHX－)>0，eq \f(cX2－,cHX－)>1，即c(X2－)>c(HX－)，错误。
3．分布系数—pH图像
分布系数：组分的平衡浓度占总浓度的分数
Ka1＝eq \f(cHC2O\\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)
A点：c(HC2Oeq \\al(－,4))＝c(H2C2O4)，故Ka1＝10－1.2。
Ka2＝eq \f(cC2O\\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\\al(－,4))
B点：c(C2Oeq \\al(2－,4))＝c(HC2Oeq \\al(－,4))，故Ka2＝10－4.2。
例3 (2017·全国卷Ⅱ，12)改变0.1 ml·L－1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中的H2A、HA－、A2－的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(已知δX＝\f(cX,cH2A＋cHA－＋cA2－)))。
下列叙述错误的是( )
A．pH＝1.2时，c(H2A)＝c(HA－)
B．lg[K2(H2A)]＝－4.2
C．pH＝2.7时，c(HA－)>c(H2A)＝c(A2－)
D．pH＝4.2时，c(HA－)＝c(A2－)＝c(H＋)
答案 D
解析 A项，根据图像，pH＝1.2时，H2A和HA－相交，则有c(H2A)＝c(HA－)，正确；B项，根据pH＝4.2时，K2(H2A)＝eq \f(cH＋·cA2－,cHA－)＝10－4.2，正确；C项，根据图像，pH＝2.7时，H2A和A2－相交，则有c(H2A)＝c(A2－)，正确；D项，根据pH＝4.2时，c(HA－)＝c(A2－)，由电荷守恒：c(H＋)＝c(OH－)＋c(HA－)＋2c(A2－)，故c(H＋)>c(HA－)＝c(A2－)，错误。
1．25 ℃时，用0.25 ml·L－1的NaOH溶液，分别滴定同浓度的三种稀酸溶液，滴定的曲线如图所示，下列判断不正确的是( )
A．同浓度的稀酸中：c(A－)>c(B－)>c(D－)
B．滴定至P点时，溶液中：c(B－)>c(HB)
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－)－2c(H＋)
答案 D
解析 A项，根据图像可知三种酸(HA、HB和HD)溶液的起始pH，HA最小，酸性最强，HD的pH最大，酸性最弱，酸性越强，酸根离子的浓度越大，正确；B项，滴定至P点时溶质为等物质的量浓度的HB和NaB，溶液显酸性，电离大于水解，因此c(B－)>c(HB)，正确；C项，pH＝7时，HD消耗的NaOH最少，由质量守恒得，则三种溶液中：c(A－)>c(B－)>c(D－)，
正确；D项，混合溶液的质子守恒关系式：c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＝c(OH－)－c(H＋)，错误。
2．(2020·石家庄等六市联考)某温度下，向一定体积0.1 ml·L－1的氨水中逐滴加入等浓度的盐酸，溶液中pOH[pOH＝－lg c(OH－)]与pH的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．M点和N点溶液中H2O的电离程度相同
B．Q点溶液中，c(NHeq \\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)
C．M点溶液的导电性小于Q点溶液的导电性
D．N点溶液加水稀释，eq \f(cNH\\al(＋,4),cNH3·H2O)变小
答案 B
解析 由于M点碱过量，N点酸过量，M点溶液中氢氧根离子浓度与N点溶液中氢离子浓度相同，对水的电离抑制能力相同，故两点水的电离程度相同，A正确；Q点时pH＝pOH，说明溶液呈中性，根据电荷守恒：c(NHeq \\al(＋,4))＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，则c(NHeq \\al(＋,4))＝c(Cl－)，B错误；M点溶液中主要溶质为一水合氨，为弱电解质，在溶液中部分电离，溶液中离子浓度较小，Q点溶液中溶质主要为氯化铵，为强电解质，溶液中离子浓度较大，故M点溶液的导电能力小于Q点，C正确；N点溶液加水稀释，Kb＝eq \f(cNH\\al(＋,4)·cOH－,cNH3·H2O)，温度不变，Kb不变，加水稀释氢离子浓度减小，c(OH－)增大，所以eq \f(cNH\\al(＋,4),cNH3·H2O)变小，故D正确。
3．(八省联考·重庆，13)草酸H2C2O4是二元弱酸。向100 mL 0.40 ml·L－1 H2C2O4溶液中加入1.0 ml·L－1 NaOH溶液调节pH，加水控制溶液体积为200 mL。测得溶液中微粒的δ(x)随pH变化曲线如图所示，
δ(x)＝eq \f(cx,cH2C2O4＋cHC2O\\al(－,4)＋cC2O\\al(2－,4))，x代表微粒H2C2O4、HC2Oeq \\al(－,4)或C2Oeq \\al(2－,4)。
下列叙述正确的是( )
A．曲线 Ⅰ 是HC2Oeq \\al(－,4)的变化曲线
B．草酸H2C2O4的电离常数K1＝1.0×10－1.22
C．在b点，c(C2Oeq \\al(2－,4))＋2c(OH－)＝c(HC2Oeq \\al(－,4))＋c(H＋)
D．在c点，c(HC2Oeq \\al(－,4))＝0.06 ml·L－1
答案 B
解析 A项，开始时为H2C2O4，随NaOH的加入，H2C2O4→HC2Oeq \\al(－,4)→C2Oeq \\al(2－,4)，曲线 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为H2C2O4、HC2Oeq \\al(－,4)、C2Oeq \\al(2－,4)的变化曲线，错误；B项，a点时c(H2C2O4)＝c(HC2Oeq \\al(－,4))，此时pH＝1.22，K1＝eq \f(cH＋·cHC2O\\al(－,4),cH2C2O4)＝1×10－1.22，正确；C项，b点，c(HC2Oeq \\al(－,4))＝c(C2Oeq \\al(2－,4))，pH约为4，即c(H＋)＝1×10－4 ml·L－1，c(OH－)＝1×10－10 ml·L－1，错误；D项，δ(HC2Oeq \\al(－,4))＝0.15，由物料守恒c(H2C2O4)＋c(HC2Oeq \\al(－,4))＋c(C2Oeq \\al(2－,4))＝0.20 ml·L－1，c(HC2Oeq \\al(－,4))＝0.03 ml·L－1
(注意溶液的体积为200 mL)，错误。
4．已知peq \f(cHX,cX－)＝－lg eq \f(cHX,cX－)。室温下，向0.10 ml·L－1 HX溶液中滴加0.10 ml·L－1 NaOH溶液，溶液pH随peq \f(cHX,cX－)变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．溶液中水的电离程度：a＞b＞c
B．c点溶液中：c(Na＋)＝10c(HX)
C．室温下NaX的水解平衡常数为10－4.75
D．图中b点坐标为(0,4.75)
答案 D
解析 A项，a、b、c三点处溶液中的溶质为HX、NaX，三点对应的溶液均为酸性溶液，溶液的pH＜7，可知溶液中HX的电离程度大于X－的水解程度，HX的电离会抑制水的电离，pH越小，HX的电离程度越大，对水的电离的抑制作用就越强，因此溶液中水的电离程度：a＜b＜c，错误；B项，c点溶液中存在电荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(X－)＋c(OH－)，此时peq \f(cHX,cX－)＝－lg eq \f(cHX,cX－)＝1，则eq \f(cHX,cX－)＝eq \f(1,10)，即c(X－)＝10c(HX)，将其代入电荷守恒的表达式可知c(H＋)＋c(Na＋)＝10c(HX)＋c(OH－)，由于溶液呈酸性，c(H＋)＞c(OH－)，所以c(Na＋)＜10c(HX)，错误；D项，a、b、c三点在同一直线上，由a、c两点的坐标可知，该直线的方程为y＝x＋4.75，当x＝0时，y＝4.75，因此图中b点的坐标为(0,4.75)，正确；C项，由D项分析知，室温下NaX的水解平衡常数Kh＝eq \f(cHX·cOH－,cX－)＝eq \f(cH＋·cOH－,Ka)＝eq \f(Kw,Ka)＝eq \f(10－14,10－4.75)＝10－9.25，错误。
5．常温条件下，向20 mL 0.01 ml·L－1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 ml·L－1的NaOH溶液，溶液中水电离的c(H＋)随加入NaOH溶液的体积变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．b、d两点溶液的pH相同
B．从a到c，对醋酸的电离既有促进作用也有抑制作用
C．e点所示溶液中，c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)＝0.01 ml·L－1
D．从a→c的过程中，存在pH＝7的点
答案 D
解析 b点醋酸过量，其电离使溶液显酸性，pH<7，d点NaOH过量，pH>7，故A错误；醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，加NaOH溶液消耗氢离子，醋酸的电离平衡正向移动，所以从a到c，醋酸的电离始终受到促进，故B错误；e点所示溶液中，加入的NaOH的物质的量是醋酸的物质的量的2倍，反应后溶液中醋酸钠和NaOH物质的量相等，根据物料守恒得c(Na＋)＝2c(CH3COO－)＋2c(CH3COOH)＝0.01 ml·L－1×eq \f(2,3)，故C错误；c点，醋酸与氢氧化钠恰好完全反应生成醋酸钠，溶液显碱性，氢氧化钠溶液体积小于20 mL时的某一个值恰好使溶液显中性，所以从a→c的过程中，存在着pH＝7的点，故D正确。
6．(2020·安徽皖南八校联考)298 K时，某种甲酸(HCOOH)和甲酸钠的混合溶液中HCOOH、HCOO－的浓度存在关系式c(HCOO－)＋c(HCOOH)＝0.100 ml·L－1，含碳元素的粒子的浓度与pH的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．298 K时，HCOOH的电离常数Ka＝1.0×10－10.25
B．0.100 ml·L－1 HCOONa溶液中有c(HCOO－)＋c(HCOOH)＋c(OH－)C．298 K时，加蒸馏水稀释P点溶液，溶液中n(H＋)·n(OH－)增大
D．0.100 ml·L－1 HCOONa溶液和0.1 ml·L－1HCOOH溶液等体积混合后，溶液的pH＝3.75(混合后溶液体积变化忽略不计)
答案 C
解析 298 K时，HCOOH的电离常数Ka＝eq \f(cH＋·cHCOO－,cHCOOH)＝eq \f(1.0×10－3.75×0.050,0.050)＝1.0×
10－3.75，A错误；HCOONa溶液呈碱性，c(OH－)>c(H＋)，0.1 ml·L－1 HCOONa溶液中有c(HCOOH)＋c(HCOO－)＝0.100 ml·L－1，则c(HCOO－)＋c(HCOOH)＋c(OH－)>c(H＋)＋
0.100 ml·L－1，B错误；298 K时，加蒸馏水稀释P点溶液，由水电离的c(H＋)·c(OH－)＝Kw保持不变，但加水稀释可同时促进HCOOH的电离和HCOONa的水解，溶液中n(H＋)和n(OH－)
都增大，故n(H＋)·n(OH－)增大，C正确；0.100 ml·L－1 HCOONa溶液和0.100 ml·L－1 HCOOH溶液等体积混合后，虽然混合溶液中c(HCOO－)＋c(HCOOH)＝0.100 ml·L－1，但由于HCOOH的电离程度大于HCOO－的水解程度，混合溶液中c(HCOO－)>c(HCOOH)，故溶液的pH>3.75，D错误。
7．常温下，向0.1 ml·L－1 Na2A溶液中不断通入HCl，H2A、HA－、A2－在溶液中所占物质的量分数(δ)与pOH[pOH＝－lg c(OH－)]的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．H2A的第二步电离平衡常数为10－10
B．随着HCl的通入，eq \f(cH＋,cH2A)先减小后增大
C．当溶液呈中性时：c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)
D．将等浓度等体积的Na2A与H2A溶液混合后，溶液显碱性
答案 B
解析 当pOH＝10时，c(H＋)＝10－4 ml·L－1，HA－、A2－浓度相等，H2A的第二步电离平衡常数为eq \f(cA2－·cH＋,cHA－)＝10－4，故A错误；温度不变，则H2A的第一步电离常数不变，即eq \f(cHA－·cH＋,cH2A)不变，由于HA－浓度先增大后减小，则eq \f(cH＋,cH2A)先减小后增大，故B正确；当溶液呈中性时：c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)＋c(Cl－)，故C错误。关键点
粒子浓度关系
点①——起点
起点为HA的单一溶液，0.1 ml·L－1 HA溶液的pH>1，说明HA是弱酸，c(HA)>c(H＋)>c(A－)>c(OH－)
点②——反应一半点
两者反应得到等物质的量的NaA和HA，由图知溶液的pH<7，可知HA的电离程度大于A－的水解程度，c(A－)>c(Na＋)>c(HA)>c(H＋)
>c(OH－)
点③——
中性点
由图所示，该点溶液的pH＝7，溶液呈中性，酸没有被完全中和，c(Na＋)＝c(A－)>c(HA)>c(H＋)＝c(OH－)
点④——恰好完全反应点
此时二者恰好完全反应生成NaA，NaA为强碱弱酸盐，溶液显碱性，c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(HA)>c(H＋)
点④之后——过量点
NaOH溶液过量，得到NaA与NaOH的混合溶液，溶液显碱性，c(Na＋)>c(OH－)>c(A－)>c(H＋)