2020届化学高考二轮复习（浙江）溶液中的离子反应学案


第4讲　溶液中的离子反应
[考试说明]
知识内容
考试要求
(1)几种典型的弱电解质
a
(2)弱电解质水溶液中的电离平衡
b
(3)弱电解质的电离方程式
b
(4)电离度及其简单计算
c
(5)水的离子积常数
b
(6)电离平衡常数与弱酸、弱碱的酸碱性强弱之间的关系
b
(7)多元弱酸的分步电离
a
(8)溶液的酸碱性与溶液中c(H＋)、c(OH－)的大小关系
a
(9)pH的概念，pH的大小与溶液酸碱性的关系
a
(10)pH的简单计算
c

续　表

知识内容
考试要求
(11)测定溶液酸碱性的方法，用pH试纸、pH计测定溶液的pH
b
(12)中和滴定原理及其操作方法
b
(13)几种常见酸碱指示剂的变色范围
a
(14)盐类的水解原理，常见盐溶液的酸碱性的判断
b
(15)盐类水解的简单应用
b
(16)盐类水解的离子反应方程式
b
(17)多元弱酸盐的分步水解
b
(18)影响盐类水解的因素
b
(19)常见酸式盐溶液的酸碱性判断
b

　弱电解质的电离平衡[学生用书P51]

1．电离平衡的特征

2．影响电离平衡的外界条件
(1)温度：温度升高，电离平衡向右移动，电离程度增大。
(2)浓度：稀释溶液，电离平衡向右移动，电离程度增大。
(3)同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，电离平衡向左移动，电离程度减小。
(4)加入能与电离出的离子反应的物质：电离平衡向右移动，电离程度增大。
3．电离平衡常数的特点
(1)电离平衡常数只与温度有关，因电离是吸热过程，所以升温，K值增大。
(2)多元弱酸的各级电离平衡常数的大小关系是K1≫K2≫K3≫…，故其酸性取决于第一步。
4．水的离子积常数
(1)表达式：Kw＝c(H＋)·c(OH－)。室温下，Kw＝1×10－14。
(2)影响因素：只与温度有关，水的电离是吸热过程，升高温度，Kw增大。
(3)适用范围：Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变。
5．强、弱电解质的判断方法(以HA为例)
(1)从是否完全电离的角度判断
方法1
测定一定浓度的HA溶液的pH
若测得0.1 mol/L的HA溶液的pH＝1，则HA为强酸；若pH>1，则HA为弱酸
方法2
跟同浓度的盐酸比较导电性
若导电性和盐酸相同，则为强酸；若比盐酸弱，则为弱酸
方法3
跟同浓度的盐酸比较和锌反应的快慢
若反应速率相同，则为强酸；若比盐酸慢，则为弱酸
(2)从是否存在电离平衡的角度判断
①从一定pH的HA溶液稀释前后pH的变化判断
如将pH＝3的HA溶液稀释100倍后，再测其pH，若pH＝5，则为强酸，若pH7，则HA是弱酸。

题组一　弱电解质的电离平衡
1．室温下，在pH＝12的某溶液中，分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的 c(OH－)的数据分别为甲：1.0×10－7 mol·L－1；乙：1.0×10－6 mol·L－1；丙：1.0×10－2 mol·L－1；丁：1.0×10－12 mol·L－1。其中你认为可能正确的数据是 (　　)
A．甲、乙　　　　　　　　 B．乙、丙
C．丙、丁 D．乙、丁
解析：选C。如果该溶液是一种强碱(如NaOH)溶液，则该溶液的OH－首先来自碱(NaOH)的电离，水的电离被抑制，c(H＋)＝1×10－12 mol·L－1，所有这些H＋都来自水的电离，水电离时当然同时提供相同物质的量的OH－，所以丁是对的。如果该溶液是一种强碱弱酸盐溶液，则该溶液之所以呈碱性是由于盐中弱酸根水解的缘故。水解时，弱酸根离子与水反应生成弱酸和OH－，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，溶液中的OH－由水电离所得，所以丙也是正确的。
2．稀氨水中存在着下列平衡：NH3·H2ONH＋OH－，若要使平衡向逆方向移动，同时使 c(OH－)增大，应加入适量的物质或采取的措施是(　　)
①NH4Cl固体　②硫酸　③NaOH固体　④水　⑤加热
⑥加入少量MgSO4固体
A．①②③⑤ B．③⑥
C．③ D．③⑤
解析：选C。若在氨水中加入NH4Cl固体，c(NH)增大，平衡向逆方向移动，c(OH－)减小，①不符合题意；硫酸中的H＋与OH－反应，使c(OH－)减小，平衡向正方向移动，②不符合题意；当在氨水中加入NaOH固体后，c(OH－)增大，平衡向逆方向移动，③符合题意；若在氨水中加入水，稀释溶液，平衡向正方向移动，c(OH－)减小，④不符合题意；电离属吸热过程，加热平衡向正方向移动，c(OH－)增大，⑤不符合题意；加入MgSO4固体发生反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，溶液中c(OH－)减小，平衡向正方向移动，⑥不符合题意。
题组二　弱、弱电解质的比较与判断
3．(2017·浙江4月选考，T18)室温下，下列事实不能说明NH3·H2O为弱电解质的是(　　)
A．0.1 mol·L－1 NH3·H2O的pH小于13
B．0.1 mol·L－1 NH4Cl溶液的pH小于7
C．相同条件下，浓度均为0.1 mol·L－1 NaOH溶液和氨水，氨水的导电能力弱
D．0.1 mol·L－1 NH3·H2O能使无色酚酞试液变红色
答案：D
4．(2018·浙江4月选考，T18)相同温度下，关于盐酸和醋酸两种溶液的比较，下列说法正确的是(　　)
A．pH相等的两溶液中：c(CH3COO－)＝c(Cl－)
B．分别中和pH相等、体积相等的两溶液，所需NaOH的物质的量相同
C．相同浓度的两溶液，分别与金属镁反应，反应速率相同
D．相同浓度的两溶液，分别与NaOH固体反应后呈中性的溶液中(忽略溶液体积变化)：c(CH3COO－)＝c(Cl－)
答案：A
5．为了证明一水合氨是弱碱，甲、乙、丙三位同学分别设计以下实验进行探究。
(1)甲同学用pH试纸测得室温下0.10 mol·L－1氨水的pH为10，则认定一水合氨是弱电解质，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙同学取10 mL 0.10 mol·L－1氨水，用pH试纸测出其pH为a，然后用蒸馏水稀释至1 000 mL，再用pH试纸测出其pH为b，若要确认一水合氨是弱电解质，则a、b应满足的关系是________(用等式或不等式表示)。
(3)丙同学取出10 mL 0.10 mol·L－1氨水，滴入2滴酚酞试液，显粉红色，再加入NH4Cl晶体少量，观察到的现象是________________，则证明一水合氨是弱电解质。
解析：(1)甲同学用pH试纸测得室温下0.10 mol·L－1氨水的pH为10，则认定一水合氨是弱电解质，理由是如果一水合氨是强碱，则0.10 mol·L－1氨水的pH为13，但其溶液的pH＝10CH3COONa。
3．盐类水解的外因
影响因素
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
弱碱阳离子水解程度减小
碱
弱酸阴离子水解程度减小

4．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＋＋3H2OFe(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胶体的离子方程式：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋
物质的提纯
除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可加入MgO、镁粉、Mg(OH)2或 MgCO3
泡沫灭火
器的原理
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＋＋3H2O  Al(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

题组一　盐类的水解及其规律
1．(2019·浙江4月选考，T5)下列溶液呈碱性的是(　　)
A．NH4NO3 　　　　 B．(NH4)2SO4
C．KCl D．K2CO3
答案：D
2．(2018·浙江4月选考，T4)下列物质溶于水后溶液显酸性的是(　　)
A．KCl　　　　　　　 B．Na2O
C．NH4Cl D．CH3COONa
解析：选C。在溶液中，盐电离产生的阴离子或阳离子跟水电离产生的H＋或OH－结合生成弱电解质的反应，叫作盐类的水解。根据“有弱才水解，无弱不水解，谁弱谁水解，越弱越水解，都弱双水解，谁强显谁性，同强显中性，弱弱具体定”的规律，NH4Cl的水溶液因水解(NH＋H2ONH3·H2O＋H＋)呈酸性，故选C。
3．盐MN溶于水的过程如图所示：

下列说法不正确的是(　　)
A．MN是强电解质
B．N－结合H＋的能力一定比OH－强
C．该过程中c(OH－)>c(H＋)
D．溶液中存在c(HN)＝c(OH－)－c(H＋)
解析：选B。由图中看出MN完全电离成M＋和N－，为强电解质，N－水解生成弱酸HN，溶液呈碱性，根据质子守恒c(OH－)＝c(H＋)＋c(HN)，即c(HN)＝c(OH－)－c(H＋)，故A、C、D三项正确。
题组二　盐类水解的应用
4．(2019·浙江4月选考，T24)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是(　　)
A．KClO3做氧化剂，每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n消耗6/n mol KClO3
B．生成聚合硫酸铁后，水溶液的pH增大
C．聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水
D．在相同条件下，Fe3＋比[Fe(OH)]2＋的水解能力更强
答案：A
5．生活中处处有化学，下列有关说法正确的是(　　)
A．天然弱碱性水呈碱性的原因是其中含有较多的Mg2＋、Ca2＋等离子
B．焊接时用NH4Cl溶液除锈与盐类水解无关
C．生活中用电解食盐水的方法制取消毒液，运用了盐类的水解原理
D．在滴有石蕊的AgNO3溶液中慢慢滴入NaCl溶液，溶液由红色逐渐变为紫色
解析：选D。A项，天然硬水中含有较多的Mg2＋、Ca2＋等离子，错误；B项，氯化铵是强酸弱碱盐，水解显酸性，因此能溶解铁锈，错误；C项，惰性电极电解食盐水生成物是氢气、氢氧化钠与氯气，氯气与氢氧化钠溶液反应可以制备漂白液，与水解无关，错误；D项，AgNO3溶液中存在水解平衡：Ag＋＋H2OAgOH＋H＋，加入NaCl溶液后生成AgCl沉淀，降低Ag＋的浓度，上述平衡逆向移动，溶液的酸性减弱，所以由红色逐渐变为紫色，正确。

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)。
　溶液中离子浓度大小的比较[学生用书P55]

1．注意两大理论，构建思维模型
(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：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。如在H2S溶液中：c(H2S)＞c(H＋)＞c(HS－)＞c(S2－)。
(2)水解理论
①弱离子的水解损失是微量的(水解相互促进的除外)，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的浓度。如NH4Cl溶液中：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：c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
2．把握三种守恒，明确等量关系
(1)电荷守恒→注重溶液呈电中性
溶液中所有阳离子所带的正电荷总浓度等于所有阴离子所带的负电荷总浓度。如NaHCO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)。
(2)物料守恒→注重溶液中某元素的原子守恒
在电解质溶液中，粒子可能发生变化，但变化前后其中某种元素的原子个数守恒。如0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中：c(Na＋)＝c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3)＝0.1 mol·L－1。
(3)质子守恒→注重分子或离子得失H＋数目不变
在电解质溶液中，由于电离、水解等过程的发生，往往存在质子(H＋)的得失，但得到的质子数等于失去的质子数。如Na2S水溶液中的质子转移如图所示：

由图可得Na2S水溶液中质子守恒式：c(OH－)＝c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)。
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。Na2S水溶液中电荷守恒式为c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HS－)＋2c(S2－)①，物料守恒式为 c(Na＋)＝2[c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)]②，由①式－②式消去没有参与变化的Na＋，即可得质子守恒式：c(OH－)＝c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)。

比较溶液中粒子浓度大小的三大类型
1．单一溶液中各离子浓度的比较
(1)多元弱酸溶液：多元弱酸分步电离，逐级减弱。如H3PO4溶液中c(H＋)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO)。
(2)多元弱酸的正盐溶液：多元弱酸的酸根离子分步水解，水解程度逐级减弱。如在Na2CO3溶液中c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)。
2．混合溶液中各离子浓度的比较
混合溶液要综合分析电离、水解等因素。如在0.1 mol·L－1NH4Cl溶液和0.1 mol·L－1的氨水混合溶液中，各离子浓度大小的顺序为c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)。
3．不同溶液中同一离子浓度的比较
不同溶液要看溶液中其他离子对该离子的影响。如在相同物质的量浓度的下列溶液中：①NH4Cl；②CH3COONH4；③NH4HSO4，c(NH)由大到小的顺序为③＞①＞②。


题组一　单一溶液中粒子浓度的关系
1．25 ℃时，下列有关溶液中各微粒的物质的量浓度关系正确的是(　　)
A．0.1 mol/L的NH4Cl溶液：c(Cl－)>c(NH)>c(OH－)>c(H＋)　
B．0.1 mol/L的CH3COOH溶液：c(CH3COOH)>c(H＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)　
C．pH＝4的FeCl3溶液：c(Cl－)>c(H＋)>c(Fe3＋)>c(OH－)　
D．pH＝11的CH3COONa溶液：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)　
答案：B
2．室温下，下列溶液中粒子浓度关系正确的是(　　)
A.Na2S溶液：c(Na＋)>c(HS－)>c(OH－)>c(H2S)
B.Na2C2O4溶液：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HC2O)＋2c(H2C2O4)　
C.Na2CO3溶液：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(OH－)　
D.CH3COONa溶液：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(CH3COOH)＞c(OH－)
解析：选B。A.Na2S溶液中微粒关系为c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H2S)，A错误。
B．Na2C2O4溶液中，由电荷守恒得c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(C2O)＋c(HC2O)＋c(OH－)①
由物料守恒得c(Na＋)＝2c(C2O)＋2c(HC2O)＋2c(H2C2O4)②
由①－②得c(OH－)＝c(H＋)＋c(HC2O)＋2c(H2C2O4)，B正确。
C．Na2CO3溶液中，由电荷守恒得c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)，C错误。
D．CH3COONa溶液中存在：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(CH3COOH)，D错误。

溶液中粒子浓度大小比较

题组二　混合溶液中粒子浓度的关系
3．(2018·浙江4月选考，T23)在常温下，向10 mL浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L－1的盐酸，溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．在a点的溶液中：
c(Na＋)>c(CO)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)
B．在b点的溶液中：
2n(CO)＋n(HCO)①
B．c(HCO)的大小关系：④>③>⑤>②>①
C．将溶液蒸干灼烧只有①不能得到对应的固体物质
D．②③④⑤既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应
解析：选A。由于④中NH与HCO水解相互促进，故c(HCO)大小为③＞④，c(CO)大小也是③＞④，B错误；将各溶液蒸干后①③④⑤都分解，得不到原来的物质，C错误；Na2CO3只能与盐酸反应，而与NaOH溶液不反应，D错误；NH与CO水解相互促进，c(CO)大小为②＞⑤，HCO既水解又电离，水解程度大于电离程度，c(CO)大小为③＜⑤，H2CO3是弱酸，二级电离K2很小，H2CO3中的c(CO)最小，A正确。
6．有4种混合溶液分别由等体积0.1 mol·L－1的两种溶液混合而成：①NH4Cl与CH3COONa　②NH4Cl与HCl
③NH4Cl 与NaCl　④NH4Cl与NH3·H2O(混合溶液呈碱性)。下列各项排序正确的是(　　)
A．pH：②