2019届高考化学二轮复习（浙江专用）专题十一　溶液中的离子反应学案

专题十一　溶液中的离子反应
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.弱电解质的电离平衡
①几种典型的弱电解质
②弱电解质水溶液中的电离平衡
③弱电解质的电离方程式
④电离度及其简单计算
⑤水的离子积常数
⑥电离平衡常数与弱酸、弱碱的酸碱性强弱之间的关系
⑦多元弱酸的分步电离

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b

a

a
b
b
c
b
b
a
2.溶液的酸碱性
①溶液的酸碱性与溶液中c(H＋)、c(OH－)的关系
②pH的概念，pH与溶液酸碱性的关系
③pH的简单计算
④测定溶液酸碱性的方法，用pH试纸、pH计测定溶液的pH
⑤中和滴定原理及其操作方法
⑥几种常见酸碱指示剂的变色范围

a
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b
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c
b

b
a
3.盐类的水解
①盐类的水解原理，常见盐溶液的酸碱性的判断
②盐类水解的简单应用
③盐类水解的离子反应方程式
④多元弱酸盐的分步水解
⑤影响盐类水解的因素
⑥常见酸式盐溶液的酸碱性判断

a
b

b
b
b
b
b
b

考点一　弱电解质的电离平衡

一、弱电解质
1．弱电解质
(1)概念

(2)与化合物类型的关系
强电解质主要是大部分离子化合物及某些共价化合物，弱电解质主要是某些共价化合物。
(3)常见的弱电解质
试写出水、氢氟酸、醋酸、次氯酸、氢氰酸、一水合氨的电离方程式。
H2O：H2OH＋＋OH－；
HF：HFH＋＋F－；
CH3COOH：CH3COOHCH3COO－＋H＋；
HClO：HClOH＋＋ClO－；
HCN：HCNH＋＋CN－；
NH3·H2O：NH3·H2ONH＋OH－。
2．弱电解质的电离平衡
(1)电离平衡的特征

(2)外界条件对电离平衡的影响
①内因：弱电解质本身的性质。
②外因：浓度、温度、加入试剂等。
(3)电离过程是可逆过程，可直接用化学平衡移动原理分析电离平衡。以0.1 mol·L－1CH3COOH溶液为例：CH3COOHCH3COO－＋H＋(正向吸热)。
实例(稀溶液)
CH3COOHH＋＋CH3COO－ ΔH＞0
改变条件
平衡移动方向
n(H＋)
c(H＋)
导电能力
Ka
加水稀释
→
增大
减小
减弱
不变
加入少量冰醋酸
→
增大
增大
增强
不变
通入HCl(g)
←
增大
增大
增强
不变
加NaOH(s)
→
减小
减小
增强
不变
加入镁粉
→
减小
减小
增强
不变
升高温度
→
增大
增大
增强
增大
加CH3COONa(s)
←
减小
减小
增强
不变

二、电离度、电离平衡常数
1．电离度
(1)电离度概念与表达式
一定条件下，当弱电解质在水溶液中达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占电解质分子总数的百分数。(常用符号α表示)
可用数学式表达：
α＝×100%
或α＝×100%
或α＝×100%
即α＝×100%(c：电解质浓度，Δc：已电离电解质浓度)
注意　①电离度适用于达到平衡的电解质溶液。②在相同温度和相同浓度下，电离度大小可表示弱电解质的相对强弱。电离度越小，电解质越弱。
(2)影响电离度的因素
①温度：在其他条件不变时，升高溶液温度，电离平衡向电离方向移动，电离度增大。
②浓度：其他条件不变时，增大弱电解质溶液浓度，平衡向电离方向移动，但电离度减小。若降低弱电解质溶液浓度，平衡向电离方向移动，电离度增大。
③其他电解质的加入：如同离子效应，加入与弱电解质电离有相同离子的强电解质时，会使弱电解质电离度降低。
2．电离平衡常数
(1)电离平衡常数的表达式
弱酸的电离常数用Ka来表示，弱碱的电离常数用Kb来表示。例如：
H2S的电离常数表达式为
第一步电离：H2SH＋＋HS－　Ka1＝
第二步电离：HS－H＋＋S2－　Ka2＝
NH3·H2O的电离常数表达式为
NH3·H2ONH＋OH－　Kb＝
(2)K的意义
①K值越大，电离程度越大。
②多元弱酸中，Ka1≫Ka2≫Ka3，即以第一步电离为主。以H2S电离为例，从HS－中电离出一个H＋，要比从H2S中电离出一个H＋难，因为第一步电离出的H＋抑制了第二步电离。
(3)影响K值的因素
对于某电解质来说，影响K值的只有温度。通常电离过程是吸热的，所以升温会使K值增大。
3．电离平衡常数(Ka)与电离度(α)的关系
常温下，c mol·L－1的CH3COOH，其电离度为α，则该CH3COOH的电离平衡常数Ka为________。
答案　cα2
解析　　　　　 CH3COOHCH3COO－　＋　H＋
起始/mol·L－1 c 0 0
平衡/mol·L－1 c－cα cα cα
Ka＝≈cα2。
三、一强一弱的图像分析
1．相同体积、相同浓度的HCl(a)和CH3COOH(b)，分别与足量的锌粉发生反应，按要求画出图像。
(1)产生H2的体积V(H2)随时间(t)的变化图像；
(2)产生H2的速率v(H2)随时间(t)的变化图像；
(3)溶液的pH随时间(t)的变化图像。
答案　(1)
(2)
(3)
2．若把HCl(a)、CH3COOH(b)均改成相同体积、相同pH，则①②③的图像又怎样？
答案　(1)
(2)
(3)

图像法理解一强一弱的稀释规律
(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸

①加水稀释相同的倍数，醋酸的pH大。
②加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多。
(2)相同体积、相同pH的盐酸、醋酸

①加水稀释相同的倍数，盐酸的pH大。
②加水稀释到相同的pH，醋酸加入的水多。

题组一　弱电解质的电离平衡
1．(2018·宁波市第二中学高考专题训练)氨气溶于水达平衡后，若只改变某一条件，下列说法正确的是(　　)
A．继续通入氨气，会减小
B．NH4Cl水解显酸性，所以向溶液中加入NH4Cl固体，会促进NH3·H2O电离
C．向溶液中通入HCl气体，则一定有c(NH)＝c(Cl－)
D．实验室中可以通过将浓氨水加入到碱石灰中来制取氨气
答案　D
2．将10 mL 0.1 mol·L－1的氨水加蒸馏水稀释到1 L后，下列变化中正确的是(　　)
①电离程度增大　②c(NH3·H2O)增大　③NH数目增多　④c(OH－)增大　⑤导电性增强
⑥增大
A．①②③ B．①③⑤
C．①③⑥ D．②④⑥
答案　C
解析　氨水加水稀释，电离程度增大，则c(NH3·H2O)减小，NH数目增多，①对，②错，③对；溶液中n(OH－)增大，但c(OH－)减小，④错；溶液稀释时，c(NH)、c(OH－)均减小，溶液导电性减弱，⑤错；根据Kb＝，则＝，由于温度不变，Kb不变，而c(OH－)减小，则增大，⑥对。
3．(2017·衢州市高三1月教学质量检测)下列事实不能说明CH3COOH为弱酸的是(　　)
A．测得0.10 mol·L－1CH3COOH溶液中存在较多的CH3COOH分子
B．比较等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与足量Zn反应生成H2的体积
C．比较等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与等量NaOH溶液反应后放出的热量
D．0.10 mol·L－1NH4Cl溶液呈酸性，0.10 mol·L－1CH3COONH4溶液呈中性
答案　B
解析　测得0.10 mol·L－1 CH3COOH溶液中存在较多的CH3COOH分子，说明醋酸未完全电离，是弱酸，故A正确；等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与足量Zn反应生成的H2一样多，无法判断醋酸是弱酸，故B错误；等浓度等体积的盐酸、CH3COOH溶液与等量NaOH溶液反应后放出的热量，醋酸放出的热量少，说明中和反应过程中存在醋酸的电离，电离过程吸热，可说明醋酸是弱酸，故C正确；0.10 mol·L－1 NH4Cl溶液呈酸性，0.10 mol·L－1 CH3COONH4溶液呈中性，均说明CH3COO－在水溶液中发生了水解，可知醋酸是弱酸，故D正确。
4．在相同温度下，100 mL 0.01 mol·L－1的醋酸溶液与10 mL 0.1 mol·L－1的醋酸溶液相比较，下列数值前者大于后者的是(　　)
A．中和时所需NaOH的量
B．电离的程度
C．H＋的物质的量浓度
D．CH3COOH的物质的量
答案　B
解析　100 mL 0.01 mol·L－1的醋酸溶液与10 mL 0.1 mol·L－1的醋酸溶液中含有的醋酸的物质的量相同，中和时所需NaOH的量相同，A项错误；根据浓度对电离平衡的影响规律：越稀越电离，0.01 mol·L－1的醋酸溶液中醋酸电离的程度大于0.1 mol·L－1的醋酸溶液中醋酸的电离程度，B项正确；H＋的物质的量浓度：前者小于后者，C项错误。
5．某温度下，相同体积、相同pH的氨水和氢氧化钠溶液加水稀释时的pH变化曲线如图所示，下列判断正确的是(　　)

A．a点导电能力比b点强
B．b点的Kw值大于c点
C．与盐酸完全反应时，消耗盐酸体积Va>Vc
D．a、c两点c(H＋)相等
答案　D
解析　pH：b点大于a点，所以溶液中的离子浓度b点大于a点，即导电能力b点大于a点，A错误；b点和c点的温度相同，其Kw相等，B错误；由图像中曲线的变化趋势知，a点是NaOH溶液，c点是氨水，pH相同时c(NH3·H2O)远大于c(NaOH)，结合溶液的体积c点大于a点，故消耗盐酸体积Vac(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)
答案　B
解析　KOH为强碱，NH3·H2O是弱碱，相同浓度时，NH3·H2O的pH小于KOH，因此Ⅱ表示的是滴定氨水的曲线，故A项错误；恰好完全反应时，溶质为NH4Cl，溶液显酸性，因此pH＝7时,溶质为NH4Cl和NH3·H2O,消耗的V(HCl)＜20 mL，根据电荷守恒，c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，pH＝7时，c(H＋)＝c(OH－)，即c(NH)＝c(Cl－)，故B项正确；当V(HCl)＞20 mL，溶质为KCl和HCl，离子浓度大小顺序可能是c(Cl－)＞c(K＋)＞c(H＋)＞c(OH－)，也可能是c(Cl－)＞c(H＋)＞c(K＋)＞c(OH－)，故C错误；当V(HCl)＝10 mL时，溶质为NH3·H2O和NH4Cl，且两者物质的量相等，根据图像，V(HCl)＝10 mL时，溶液显碱性，即NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度，因此离子浓度大小顺序是c(NH)＞c(Cl－)＞c(NH3·H2O)＞c(OH－)＞c(H＋)，故D项错误。
10．25 ℃时，2.0×10－3 mol·L－1氢氟酸水溶液中，通过加HCl气体或NaOH固体来调节溶液pH(忽略体积变化)，得到c(HF)、c(F－)与溶液pH的变化关系，如下图所示：

下列分析正确的是(　　)
A．pH＝1时，溶液中c(F－)＋c(OH－)＝c(H＋)
B．pH＝4时，溶液中存在：c(F－)>c(HF)>c(Na＋)>c(H＋)
C．当溶液中c(HF)＝c(F－)时，水的电离是被促进
D．将等物质的量的HF和NaF混合物溶于水，F－的水解能力小于HF的电离能力
答案　D
解析　A项，不符合电荷守恒，应为c(F－)＋c(OH－)＋c(Cl－)＝c(H＋)，错误；B项，当pH＝4时，根据图中曲线应为c(HF)＝4.0×10－4 mol·L－1，c(F－)＝16×10－4 mol·L－1，c(H＋)＝10－4 mol·L－1
c(Na＋)＝c(F－)＋c(OH－)－c(H＋)
＝(16×10－4＋10－10－10－4) mol·L－1
＝15×10－4 mol·L－1，所以c(F－)＞c(Na＋)＞c(HF)＞c(H＋)，错误；C项，根据表中数据，当c(HF)＝c(F－)时，pH≈3.4，所以水的电离被抑制，错误。
11．(2017·金华十校第一学期期末调研)已知：25 ℃时，Kw＝1.0×10－14，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Kb[(Al(OH)3]＝1.4×10－9。
(1) NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度由大到小的顺序___________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡，则水解平衡常数约为________________。
答案　(1)c(SO)>c(NH)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－)　(2)5.6×10－10
解析　(1)根据Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Kb[(Al(OH)3]＝1.4×10－9可知，碱性NH3·H2O ＞Al(OH)3，则NH4Al(SO4)2溶液中Al3＋水解程度大于NH的水解程度，溶液显酸性，离子浓度由大到小的顺序为c(SO)>c(NH)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－)。
(2)(NH4)2SO4溶液中存在水解平衡，
则水解平衡常数K＝＝≈5.6×10－10。
12．某小组以醋酸为例探究弱酸的性质。
(1)实验一：探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响。
①设计实验方案如下表，表中c ＝________mol·L－1。
编号
酸的种类
酸的浓度/mol·L－1
酸的体积/mL
镁条质量/g
1
醋酸
1.0
10
2.0
2
盐酸
c
10
2.0

②实验步骤：(a)检查装置(图1)的气密性后，添加药品；
(b)反应开始后，______________________(填写操作)；
(c)将所记录的数据转化为曲线图(图2)。
　
③写出0～5 min醋酸、盐酸与镁条反应的反应速率变化规律：
________________________________________________________________________。
(2)实验二：现有一瓶醋酸溶液，常温下测定其中醋酸的电离程度(已电离的电解质分子数占原来总分子数的百分比)。
设计实验方案，将待测物理量和对应的测定方法填写在下表中。
待测物理量
测定方法
①________
量取25.00 mL醋酸溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将0.100 0 mol·L－1 NaOH标准溶液装入____________中，滴定至终点，记录数据，重复滴定2次。
②________


答案 (1)①1.0　②每隔1 min记录一次生成H2的体积
③醋酸与镁条反应的速率随时间变化不明显；盐酸与镁条反应开始阶段反应速率很快，一段时间后反应速率明显减小　(2)①醋酸溶液的物质的量浓度　碱式滴定管
②H＋的物质的量浓度　取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH
解析　(1)①要探究酸的强弱对酸与镁条反应速率的影响，则必须保持其他影响反应速率的因素一致，故醋酸和盐酸的浓度应相同，应为1.0 mol·L－1；②据图2可知，是要通过测量在相同的时间段内收集到的氢气体积的大小来测量反应速率，故在反应开始后，应每隔1 min记录一次生成H2的体积；③通过图像分析可知，单位时间内醋酸与镁条反应生成氢气的体积变化很小，即醋酸与镁条的反应速率变化不大；而盐酸与镁条的反应一开始很快，一段时间后，单位时间内生成的氢气的体积明显变小，即反应速率明显减小。(2)①根据测定方法可知，此为酸碱中和滴定，所给的NaOH溶液是标准液，即醋酸是待测液，通过滴定，可测出醋酸溶液的浓度；碱液应盛放在碱式滴定管中；②由于①能测出醋酸溶液的浓度，故此步实验的目的是测量溶液中H＋的浓度，若要较精确的测量溶液的pH，应该用pH计，方法是取适量醋酸溶液于烧杯中，用pH计测定溶液pH。
13．Fe2O3俗称氧化铁红，常用作油漆等着色剂。某实验小组用部分氧化的FeSO4为原料，用萃取法制取高纯氧化铁并进行铁含量的测定。现准确称取某次实验制得的样品4.000 g ，经酸溶、还原为Fe2＋，在容量瓶中配成100 mL溶液，用移液管移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.100 0 mol·L－1的K2Cr2O7溶液进行滴定(还原产物是Cr3＋),消耗K2Cr2O7溶液20.80 mL。
(1)用移液管从容量瓶中吸取25.00 mL溶液后，把溶液转移到锥形瓶中的具体操作为________________________________________________________________________。
(2)产品中铁的含量为______(假设杂质不与K2Cr2O7反应)。
答案　(1)将移液管垂直放入稍倾斜的锥形瓶中，使管尖与锥形瓶内壁接触，松开食指使溶液全部流出，数秒后，取出移液管
(2)69.89%
解析　(2)根据电子守恒得：20.80×10－3×0.100 0×2×(6－3) mol＝n(Fe2＋)，解得n(Fe2＋)＝1.248×10－2 mol，则产品中铁的含量为×100%≈69.89%。
14．(2017·金华十校第一学期期末调研)锌铝合金是以Zn、Al 为主，Cu、Mg为辅的多元化合金。测定其中Cu含量的实验步骤如下：
①称取该合金样品1.100 g，用稀H2SO4和H2O2溶解后煮沸除去过量H2O2，残液定容于250 mL容量瓶中；
②用移液管移取50.00 mL配制液于250 mL碘量瓶中，调节溶液的pH＝3～4，加入过量KI溶液(2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2)和3～4滴淀粉溶液；
③用1.100×10－2 mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定生成的I2至终点(I2＋2S2O===2I－＋S4O)，消耗Na2S2O3溶液6.45 mL。
请回答：
(1)步骤①中溶解Cu的离子方程式为______________________________________________。
(2)步骤③中判断滴定终点的方法为________________________________________________。
(3)合金中Cu的质量分数为____________。(结果保留三位有效数字)
答案　(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
(2)当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不再变化
(3)2.06%
解析　(1)酸性条件下，Cu与双氧水反应生成铜离子和水，其反应的离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O。(2)淀粉溶液为指示剂，当最后一滴Na2S2O3溶液滴入时，I2与Na2S2O3恰好反应，I2被完全消耗，溶液蓝色褪去，半分钟颜色不变，说明滴定到达终点。(3)由②③可知发生反应2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O，根据关系式：
2Cu～2Cu2＋～I2～2S2O
2 2
n(Cu) 0.011 00 mol·L－1×6.45×10－3 L×5
所以n(Cu)＝0.011 00 mol·L－1×6.45×10－3 L×5＝5.5×6.45×10－5 mol，合金中Cu的质量分数为×100%≈2.06%。