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2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用:专题84第三单元 盐类的水解
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第三单元 盐类的水解
盐类的水解及其规律
[知识梳理]
1.盐类的水解
2.盐类水解的规律
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
3.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。例如: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。例如: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)水解分别显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。例如:NaHCO3与AlCl3混合溶液反应的离子方程式:Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。
[自我检测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)酸式盐溶液不一定呈酸性。( )
(2)离子能够发生水解的盐溶液一定呈酸性或碱性。( )
(3)同浓度的Na2CO3溶液和CH3COONa溶液相比前者pH大;同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液相比后者pH小。( )
(4)常温下,pH=10的CH3COONa溶液与pH=4的NH4Cl溶液,水的电离程度相同。( )
(5)常温下,pH=11的CH3COONa溶液与pH=3的CH3COOH溶液,水的电离程度相同。( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.相同温度下,等物质的量浓度的下列溶液中,pH由小到大的顺序为______________(填序号)。
①NH4Cl ②NH4HCO3
③NH4HSO4 ④(NH4)2SO4
答案:③<④<①<②
盐溶液酸碱性的判断
(1)判断盐溶液的酸碱性,需先判断盐的类型,因此需熟练记忆常见的强酸、强碱和弱酸、弱碱。
(2)盐溶液呈中性,无法判断该盐是否水解。例如:NaCl溶液呈中性,是因为NaCl是强酸强碱盐,不水解。又如CH3COONH4溶液呈中性,是因为CH3COO-和NH的水解程度相当,即水解过程中H+和OH-消耗量相等,所以CH3COONH4溶液仍呈中性。
(2017·洛阳模拟)常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列四种盐溶液,其pH测定如下表所示:
序号
①
②
③
④
溶液
CH3COONa
NaHCO3
Na2CO3
NaClO
pH
8.8
9.7
11.6
10.3
下列说法正确的是( )
A.四种溶液中,水的电离程度:①>②>④>③
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中,粒子种类相同
C.将等浓度的CH3COOH和HClO溶液比较,pH小的是HClO
D.Na2CO3溶液中,c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
[解析] A.四种盐溶液均促进了水的电离,根据越弱越水解,水解显碱性,水解程度越大,pH越大,则四种溶液中,水的电离程度:③>④>②>①,A错误;B.Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在着H+、OH-、CO、HCO、H2CO3、Na+、H2O,B正确;C.醋酸的酸性强于次氯酸,在物质的量浓度相等的情况下,pH小的是醋酸,C错误;D.根据物料守恒,Na2CO3溶液中,c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3),D错误。
[答案] B
(1)上述例题中等体积的③与④溶液中阴离子个数比______1∶1(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)若将上述例题中①溶液加热,则c(CH3COO-)________(填“增大”或“减小”,下同),pH________。
解析:(1)CO的水解使阴离子数目增多(CO+H2OHCO+OH-),而ClO-水解后溶液中阴离子数目变化不大(ClO-+H2OHClO+OH-),故等体积等浓度的Na2CO3溶液与NaClO溶液的阴离子个数比大于1∶1。
(2)因盐类水解吸热,故加热后促进水解,CH3COO-的水解程度增大,c(CH3COO-)减小,c(OH-)增大,pH增大。
答案:(1)大于 (2)减小 增大
规范书写盐类水解离子方程式
1.下列各式表示水解反应的是( )
A.HCO+H2OH3O++CO
B.HS-+H2OH2S+OH-
C.H2PO+H2OHPO+H3O+
D.HCO+OH-H2O+CO
解析:选B。A项和C项是电离方程式,D项是HCO与OH-发生的离子反应。
2.按要求书写离子方程式。
(1)将NaHCO3溶液与AlCl3溶液混合:________________________________。
(2)制备Al(OH)3胶体:____________________________________________。
(3)NaHS溶液呈碱性,原因:____________________________________________。
(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_______________________________________________。
解析:(4)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。
答案:(1)Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
(2)Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
(3)HS-+H2OH2S+OH-
(4)Rn-+H2OHR(n-1)-+OH-
Mm++mH2OM(OH)m+mH+
盐类水解的实质及规律
3.(教材改编)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。
4.等物质的量浓度的下列稀溶液:①CH3COONa溶液;②Na2CO3溶液;③X溶液;④Ba(OH)2溶液。它们的pH依次增大,则X溶液不可能是( )
A.氨水
B.硅酸钠溶液
C.NaOH溶液
D.NaHCO3溶液
解析:选D。因几种酸的酸性强弱为CH3COOH>H2CO3>H2SiO3,故等物质的量浓度的盐溶液的pH大小为CH3COONa
盐类水解规律及酸式盐溶液酸碱性分析
(1)“谁弱谁水解,越弱越水解”,如酸性:HCNCH3COONa。
(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,则溶液呈碱性,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,则溶液显酸性,如NaHSO3溶液中:HSOH++SO(主要),HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)。
影响盐类水解平衡的因素
[知识梳理]
1.内因
形成盐的酸或碱的强弱。盐对应的酸或碱越弱,就越易发生水解。如酸性:CH3COOH>H2CO3相同条件下相同浓度的NaHCO3、CH3COONa溶液的pH大小关系为pH(NaHCO3)>pH(CH3COONa)。
2.外因
(1)温度、浓度
条件
移动方向
水解程度
水解产生的
离子浓度
升高温度
右移
增大
增大
反应物
浓度
增大
右移
减小
增大
减小(稀释)
右移
增大
减小
(2)外加物质:外加物质对水解反应的影响取决于该物质的性质。
①外加酸、碱
外加
物质
水解程度
弱酸阴离子
弱碱阳离子
酸
增大
减小
碱
减小
增大
②外加能水解的盐
[自我检测]
1.不同条件对FeCl3水解平衡:Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3有何影响?请完成下面表格。
条件
移动方向
H+数
pH
现象
(1)升温
增多
减小
(2)通HCl
增多
减小
(3)加H2O
增多
增大
(4)加NaHCO3
减少
增大
答案:(1)向右 溶液颜色变深
(2)向左 溶液颜色变浅
(3)向右 溶液颜色变浅
(4)向右 生成红褐色沉淀,放出气体
2.向三份0.1 mol/L CH3COONa溶液中分别加入少量NH4NO3、Na2SO3、FeCl2固体(忽略溶液体积变化),则CH3COO-浓度的变化依次为( )
A.减小、增大、减小 B.增大、减小、减小
C.减小、增大、增大 D.增大、减小、增大
解析:选A。CH3COONa溶液中存在CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-的水解平衡,加入的NH4NO3和FeCl2水解显酸性,故促进其平衡正向移动,则CH3COO-浓度减小;加入的Na2SO3水解显碱性,对其平衡有抑制作用,故CH3COO-浓度增大。
(1)稀释溶液过程中,盐的浓度减小,水解程度增大,但由于溶液中离子浓度是减小的,故溶液酸性(或碱性)减弱。
(2)向CH3COONa溶液中加入少量冰醋酸,并不会与CH3COONa溶液水解产生的OH-反应,使平衡向水解方向移动,原因是体系中c(CH3COOH)增大是主要因素,会使平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-左移。
(2015·高考天津卷)室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
加入的物质
结论
A.50 mL 1 mol·L-1 H2SO4
反应结束后,
c(Na+)=c(SO)
B.0.05 mol CaO
溶液中增大
C.50 mL H2O
由水电离出的
c(H+)·c(OH-)不变
D.0.1 mol NaHSO4固体
反应完全后,溶液
pH减小,c(Na+)不变
[解析] A.Na+的物质的量为0.1 mol,而SO的物质的量为0.05 mol,混合溶液中Na+与SO的浓度不可能相等。B.加入0.05 mol CaO后,会生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3沉淀和NaOH,溶液中c(OH-)增大,CO水解产生的HCO减少,故溶液中增大。 C.加入H2O后,c(Na2CO3)减小,CO水解产生的c(OH-)减小,溶液中的OH-来源于水的电离,因水电离产生的c(OH-)=c(H+),故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小。D.加入0.1 mol NaHSO4固体,溶液体积变化不大,但n(Na+)变为原来的2倍,故c(Na+)增大。
[答案] B
NaHSO3溶液呈酸性,则溶液中Na+、HSO、SO、H2SO3浓度由大到小的顺序为______________________________________________;
NaHCO3溶液中Na+、HCO、CO、H2CO3浓度由大到小的顺序为___________________。
答案:c(Na+)>c(HSO)>c(SO)>c(H2SO3)
c(Na+)>c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO)
盐类水解平衡移动的判断规律
盐类水解平衡仍然遵循化学平衡规律,其不受压强影响,所以只要从温度、浓度方面去考虑便能作出正确判断。还需注意,要学会抓主要矛盾,不要与弱电解质的电离平衡混淆,使之发生冲突。例如:在NH4Cl的溶液中,通入少量氨气,c(NH3·H2O)的浓度增大是主要的,正确的结论是体系中c(NH3·H2O)增大,抑制了水解,会使平衡NH+H2ONH3·H2O+H+左移,而不是与氢离子反应导致水解平衡右移。
水解平衡的定向移动及结果判断
1.(2018·黔江一模)为了配制NH与Cl-的浓度之比为1∶1的纯净溶液,可在NH4Cl溶液中加入适量的下列物质:①盐酸 ②NaCl ③氨水 ④NaOH ⑤CH3COONa,其中正确的是( )
A.①② B.③
C.③④ D.④⑤
解析:选B。NH4Cl溶液中,NH水解使溶液显酸性,则c(NH)
2.在一定条件下,Na2CO3溶液存在水解平衡:CO+H2OHCO+OH-。下列说法正确的是( )
A.稀释溶液,水解平衡常数增大
B.通入CO2,平衡向正反应方向移动
C.升高温度,减小
D.加入NaOH固体,溶液pH减小
解析:选B。水解平衡常数只受温度的影响,A错误;通入的CO2与OH-反应,使平衡向正反应方向移动,B正确;温度升高,CO的水解程度增大,c(HCO)增大,c(CO)减小,C错误;加入NaOH固体,溶液的pH增大,D错误。
3.如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__________________。
(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________。
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,CH3COO-水解平衡移动的方向分别为________、________、________。(填“左”“右”或“不移动”)
解析:(1)CH3COONa中CH3COO-水解使溶液显碱性,酚酞溶液遇碱显红色。
(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。
答案:(1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使溶液显碱性 (2)BD (3)左 左 右
K(电离平衡常数)、Kw、Kh(水解平衡常数)三者的关系及其应用
4.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)对于某些弱电解质来讲,其电离平衡常数K、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的初始浓度,则c mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)=__________(不为0,用c和Ka表示)。
(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通过____________(填一种实验方法)测定溶液浓度c′。
解析:(2)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的初始浓度”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的初始浓度c mol·L-1,则Ka=c2(H+)/c,c(H+)= mol·L-1。(3)要测定Ka,则必须用pH换算c(H+)和用酸碱中和滴定的方法测定c′。
答案:(1)K·Kh=Kw 越大 (2) mol·L-1 (3)②溶液的pH ③酸碱中和滴定
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,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,它与电离平衡常数(K)、水的离子积(Kw)存在一定关系。
盐类水解的应用
[知识梳理]
应用
原理解释
热的纯碱溶液去污能力强
加热促进了盐的水解,氢氧根离子浓度增大
泡沫灭火器灭火
Al3+与HCO的水解相互促进的结果
明矾净水
铝离子水解生成的氢氧化铝胶体可用来净水
物质提纯
如除去氯化铜溶液中的氯化铁,可以加入氧化铜或氢氧化铜反应掉部分H+,促进铁离子的水解,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去
配制易水解的盐溶液
配制FeCl3、FeCl2、SnCl2、AlCl3等溶液时,常将它们溶于较浓的盐酸中,然后再加水稀释;目的是抑制铁离子、亚铁离子、锡离子、铝离子的水解
草木灰不能与铵态氮肥混合施用
铵根离子与碳酸根离子相互促进水解,使生成的氨气逸出而降低了氮肥肥效
硫化铝、氮化镁的制备
硫化铝、氮化镁在水溶液中强烈水解,只能通过单质间化合反应才能制得
比较盐溶液中离子浓度的大小
如Na2S溶液中离子浓度大小的顺序为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)> c(HS-)>c(H+)
判断弱电解质的相对强弱
如等物质的量浓度的醋酸钠溶液、碳酸氢钠溶液的碱性后者强于前者,则碳酸的酸性弱于醋酸
证明某些电解质是弱酸或弱碱
CH3COONa的溶液能使酚酞试液变红,证明该溶液显碱性,说明CH3COOH是弱酸
判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
FeCl3溶液蒸干并灼烧产物为Fe2O3
盐溶液除锈
氯化铵溶液除去金属表面的氧化物,因为NH水解显酸性,可与金属氧化物反应
[自我检测]
(教材改编)下列说法正确的是( )
A.AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液加热、蒸发、浓缩、结晶、灼烧,所得固体的成分相同
B.配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在硫酸中,然后再用水稀释到所需的浓度
C.用加热的方法可除去NaCl溶液中混有的FeCl3
D.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝
解析:选C。A项,AlCl3与Al2(SO4)3溶液的水解方程式分别为AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4,加热促进水解,由于盐酸为挥发性酸,硫酸为难挥发性酸,故前者最终产物为Al2O3,后者最终产物为Al2(SO4)3,不正确;B项,将FeCl3固体溶解在硫酸中,会引入杂质SO,应溶解在盐酸中,不正确;C项,由于Fe3+水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加热会促进水解,HCl逸出,进而使其水解完全,从而除去FeCl3,正确;D项,为了加快产生CO2的速率,泡沫灭火器中常使用的原料是NaHCO3和Al2(SO4)3,Al3+与HCO相互促进水解,比与Na2CO3反应产生CO2的速率快,不正确。
物质的量浓度相同的下列溶液中,按pH由小到大的顺序排列的是( )
A.Na2CO3、NaHCO3、NaCl、NH4Cl
B.Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、NaCl
C.(NH4)2SO4、NH4Cl、NaNO3、Na2S
D.NH4Cl、(NH4)2SO4、Na2S、NaNO3
[解析] (NH4)2SO4、NH4Cl溶液因NH水解而呈酸性,(NH4)2SO4中的NH浓度大于NH4Cl溶液的,故前者pH小;NaNO3溶液呈中性(pH=7);Na2S溶液因S2-水解而呈碱性(pH>7),故C正确。
[答案] C
(1)相同温度下,等物质的量浓度的下列溶液中:a.(NH4)2SO4、b.(NH4)2CO3、c.(NH4)2Fe(SO4)2 ,c(NH)大小关系为______________。(填字母,下同)
(2)相同温度下,下列三种溶液中c(NH )浓度相同,a.(NH4)2SO4、b.(NH4)2CO3、c.(NH4)2Fe(SO4)2,则a、b、c溶液浓度大小关系为______________。
答案:(1)c>a>b (2)b>a>c
比较溶液pH的方法
比较溶液的pH时,先将电解质溶液按酸性、中性、碱性分组。不同组之间pH(酸性溶液)
(1)酸性溶液
①同浓度强酸,元数越大,c(H+)越高,pH越小;②同浓度强酸与弱酸,强酸的c(H+)大,pH小;③同浓度同元弱酸,酸越弱,c(H+)越小,pH越大;④同浓度强酸弱碱盐,水解生成的碱越弱,溶液酸性越强,pH越小;⑤同浓度的强酸与强酸弱碱盐比较,由于盐水解程度一般很小,故强酸弱碱盐溶液的c(H+)较小,pH较大;⑥强酸的同种弱碱盐溶液,阳离子浓度越大,水解生成的H+浓度越大,酸性就越强,如同浓度的(NH4)2SO4溶液和NH4NO3溶液,前者的酸性强些,溶液的pH小;⑦同浓度强酸弱碱盐,阳离子电荷数越高,水解程度越大,酸性一般越强,如同浓度的SnCl4、FeCl3、MgCl2、NH4Cl溶液的酸性依次减弱。
(2)碱性溶液
比较方法类同酸性溶液。
(3)难溶性的酸、碱或盐,其溶液中c(H+)、c(OH-)均很低,不能按上述方法比较,如Mg(OH)2、CaCO3、H2SiO3等溶液接近中性。
与水解有关的离子共存问题
1.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-
解析:选C。A项,Al3+因与HCO发生相互促进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-虽能发生相互促进的水解反应,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。
2.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-
解析:选A。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。
盐类水解的综合应用
3.(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)碳酸氢钠溶液蒸干得到的固体物质是_________________________,原因是
______________________。
(4)亚硫酸钠溶液蒸干得到的固体物质是_____________________________________,原因是___________________________________。
(5)盐酸与硫酸各1 mol·L-1的混合酸10 mL,加热浓缩至1 mL,最后的溶液为________,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)Na2CO3 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(4)Na2SO4 2Na2SO3+O22Na2SO4
(5)H2SO4溶液 HCl易挥发
4.在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,原因是______________________________________
(用化学方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是___________________________________________。
解析:CuCl2易发生水解反应,在空气中直接加热CuCl2·2H2O,发生反应:2(CuCl2·2H2O)Cu(OH)2·CuCl2+2HCl+2H2O。为防止CuCl2水解,可将CuCl2·2H2O在干燥的HCl气流中加热,失去结晶水得到无水CuCl2。
答案:2(CuCl2·2H2O)Cu(OH)2·CuCl2+2HCl+2H2O[主要产物写成Cu(OH)2、Cu(OH)Cl、CuO均可]
在干燥的HCl气流中加热脱水
1.熟记下列因水解相互促进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。
(4)NH与CH3COO-、HCO虽能发生水解相互促进的反应,但能大量共存。
2.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FeCl3(aq) Fe(OH)3Fe2O3。
(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固体受热易分解,因此蒸干后分别为Ca(HCO3)2―→CaCO3、NaHCO3―→Na2CO3、KMnO4―→K2MnO4+MnO2。
(4)还原性盐在蒸干时会被O2氧化,如Na2SO3(aq)Na2SO4(s)。
溶液中的粒子浓度关系
[知识梳理]
一、溶液中粒子浓度大小比较的理论依据
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,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离),如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(相互促进水解反应除外),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: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Na2CO3溶液中:CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
二、溶液中粒子浓度的三大定量关系
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图示如下:
由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示如下:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。
[自我检测]
1.0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系:
(1)离子浓度大小关系:______________________________。
(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:(1)c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
(2)c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
(3)c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)
(4)c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)
2.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系:
(1)离子浓度大小关系:_________________________________________。
(2)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:(1)c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)
(2)c(OH-)+c(CO)=c(H2CO3)+c(H+)
3.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:________________________________。
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH<7:____________________。
(3)pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合:_______________________。
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-)
(1)混合溶液呈酸性或碱性主要取决于电离平衡和水解平衡的相对强弱。
(2)质子守恒式可由电荷守恒式和物料守恒式推导获得。
(2016·高考四川卷)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中缓慢通入CO2,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01 mol
选项
n(CO2)/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na+)>c(AlO)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO)> c(OH-)>c(CO)
C
0.015
c(Na+)>c(HCO)> c(CO)>c(OH-)
D
0.03
c(Na+)>c(HCO)> c(OH-)>c(H+)
[解析] 当n(CO2)=0 mol时,c(Na+)c(CO)>c(AlO)>c(OH-),B项错误;当n(CO2)=0.015 mol时,溶液中的溶质仅为Na2CO3,则溶液中离子浓度关系为c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO),C项错误;当n(CO2)=0.03 mol时,溶液中的溶质仅为NaHCO3,则溶液中离子浓度关系为c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+),D项正确。
[答案] D
(2015·高考江苏卷)室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.向0.10 mol·L-1 NH4HCO3溶液中通CO2:c(NH)=c(HCO )+c(CO)
B.向0.10 mol·L-1 NaHSO3溶液中通NH3:c(Na+)>c(NH )>c(SO)
C.向0.10 mol·L-1 Na2SO3溶液中通SO2:c(Na+)=2[c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)]
D.向0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通HCl:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
解析:选D。A选项,由电荷守恒知:c(NH)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-),当c(H+)=c(OH-)时,上式变为c(NH)=c(HCO)+2c(CO),所以错误;B选项,由电荷守恒知c(NH)+c(Na+)+c(H+)=c(HSO)+2c(SO)+c(OH-),由物料守恒知c(Na+)=c(HSO)+c(SO)+c(H2SO3),两者相减得c(NH)+c(H+)=c(SO)-c(H2SO3) +c(OH-),当c(H+)=c(OH-)时,上式变为c(NH)+c(H2SO3)=c(SO),因此c(NH)<c(SO),所以错误;C选项,由物料守恒知,在亚硫酸钠溶液中即存在该守恒式,当通入二氧化硫后,硫原子个数增多,因此原等式肯定不成立,所以错误;D选项,由电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-),由物料守恒知,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),两式相减得c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)+c(Cl-),当c(H+)=c(OH-)时,上式变为c(CH3COOH)=c(Cl-),而溶液中的c(Na+)>c(CH3COOH),因此c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-),所以正确。
溶液中粒子浓度大小比较
单一溶液中粒子浓度关系
1.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.0.1 mol·L-1的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
解析:选B。A.Na2S溶液中微粒浓度关系为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.NaHA溶液显酸性,判断HA-的电离程度大于水解程度,所以c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),D错误。
2.(2017·高考全国卷Ⅱ,12,6分)改变 0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。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+)
解析:选D。从图像中可以看出pH=1.2时,δ(H2A)=δ(HA-),则c(H2A)=c(HA-),A项正确;根据HA-H++A2-,可确定K2(H2A)=,从图像中可以看出pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-),即lg [K2(H2A)]=lg c(H+)=-4.2,B项正确;从图像中可以看出pH=2.7时,δ(HA-)>δ(H2A)=δ(A2-),则c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C项正确;从图像中可以看出pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-)≈0.05 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2 mol·L-1,D项错误。
混合溶液中粒子浓度关系
3.(2016·高考天津卷)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
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-)-c(H+)
解析:选C。三种酸的浓度相等,根据图像,在滴定前HA溶液的pH最小,酸性最强,HD溶液的pH最大,酸性最弱,说明HA的电离程度最大,电离常数最大,A项正确;P点溶液中含有等物质的量的NaB与HB,此时溶液显酸性,说明HB的电离程度大于B-的水解程度,所以c(B-)>c(HB),由物料守恒:2c(Na+)=c(HB)+c(B-)知,c(Na+)介于c(B-)、c(HB)之间,B项正确;每种溶液中均存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),X-代表A-、B-、D-,在pH=7时,c(H+)=c(OH-),c(Na+)=c(X-),而pH=7时,三种酸所消耗的NaOH的物质的量不相等,故三种溶液中c(Na+)不相等,则c(X-)也不相等,C项错误;中和百分数为100%的三种溶液,其溶质分别是NaA、NaB、NaD,混合后溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(D-)+c(OH-)①,此式中c(Na+)=c(Na+)[NaA]+c(Na+)[NaB]+c(Na+)[NaD],混合前的三种溶液中存在物料守恒:c(Na+)[NaA]=c(A-)+c(HA),c(Na+)[NaB]=c(B-)+c(HB),c(Na+)[NaD]=c(D-)+c(HD),消去①式中的c(Na+)和c(A-)、c(B-)、c(D-),得c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D项正确。
4.下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol/L NaHCO3溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(HCO)>c(OH-)
B.20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液与10 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH)+c(OH-)
D.0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
解析:选B。A.等浓度等体积的NaHCO3与NaOH混合时,两者恰好反应生成Na2CO3,在该溶液中CO能进行两级水解:CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-,故溶液中c(OH-)>c(HCO),该项错误;B.CH3COONa与HCl混合时反应后生成的溶液中含有等量的CH3COONa、CH3COOH、NaCl,因溶液显酸性,故溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,该项正确;C.在混合前两溶液的pH之和为14,则氨水过量,所得溶液为少量NH4Cl和过量NH3·H2O的混合溶液,则c(Cl-)
不同溶液中同一粒子浓度的比较
5.(2018·保定高三质检)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HCl③NH4Cl 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<①<③<④
B.溶液中c(H+):①<③<②<④
C.c(NH):①<③<②<④
D.c(NH3·H2O):①<③<④<②
解析:选C。A项,④呈碱性,①呈中性,③呈弱酸性,②呈强酸性,pH:②<③<①<④。B项,溶液中c(H+):④<①<③<②。D项,c(NH3·H2O):②<③<①<④。
6.比较下列几组溶液中指定粒子浓度的大小。(填序号)
(1)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液: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,c(CH3COO-)由大到小的顺序是______________________。
答案:(1)③>②>④>① ④>①>②>③
(2)②>①>③
粒子浓度比较的三个注意事项
(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。如在稀醋酸溶液中微粒浓度由大到小的顺序:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。
②弱酸阴离子或弱碱阳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CH3COONa溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)。
(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)规避等量关系中的两个易失分点
①电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。如Na2CO3的电荷守恒式中,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[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]的系数“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。
[课后达标检测]
一、选择题
1.下列离子方程式中,属于水解反应的是( )
A.HCOOH+H2OHCOO-+H3O+
B.H2CO3HCO+H+
C.CO+H2OHCO+OH-
D.HS-+H2OS2-+H3O+
解析:选C。因为水解是弱酸阴离子(或弱碱阳离子)结合水电离出的H+(或OH-),破坏了水的电离平衡,从而使盐溶液呈现碱性(或酸性),由此可判断C项正确;A、B项为弱酸的电离,D项为弱酸的酸式酸根离子的电离方程式,皆与题意不符,故A、B、D项错误。
2.常温下,稀释0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液,下图中的横坐标表示加水的量,则纵坐标可以表示的是( )
A.NH水解的平衡常数 B.溶液的pH
C.溶液中NH数 D.溶液中c(NH)
解析:选B。温度不变,NH水解的平衡常数不变,故A项不符合题意;NH4Cl水解呈酸性,加水稀释,水解程度增大,但酸性减弱,溶液的pH将增大,溶液中NH数将减少,c(NH)也减小,故B项符合题意,C、D项不符合题意。
3.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
解析:选B。(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;醋酸钠水解溶液显碱性,且其碱性比Na2CO3溶液要弱。
4.下列说法正确的是( )
A.将FeCl3溶液和Fe2(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K2SO4溶液中的Fe3+
D.洗涤油污常用热的碳酸钠溶液
解析:选D。A项,氯化铁溶液加热、蒸干、灼烧后得到氧化铁,而硫酸铁溶液加热、蒸干、灼烧后得到的仍是硫酸铁,不正确;B项,所加酸应是稀硫酸,不能引入新杂质,不正确;C项,加热法不能除去K2SO4溶液中的Fe3+,不正确。
5.25 ℃时,某一元酸(HB)对应的盐NaB的水溶液呈碱性,下列叙述正确的是( )
A.HB的电离方程式为HB===H++B-
B.NaB溶液中:c(Na+)>c(B-)>c(H+)>c(OH-)
C.NaB溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HB)+c(B-)
D.0.1 mol/L NaB溶液中水电离出的OH-浓度大于10-7 mol/L
解析:选D。NaB的水溶液呈碱性,说明HB是弱酸,A项中的电离方程式中应用“”;B项应为c(Na+)>c(B-)>c(OH-)>c(H+);C项应为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(B-);D项中B-水解促进了水的电离,故水电离出的OH-浓度大于10-7 mol/L。
6.(2018·大连高三模拟)常温下,下列电解质溶液的有关叙述错误的是( )
A.NH4Cl溶液加水稀释后,恢复至原温度,pH和Kw均增大
B.在NaHC2O4溶液中:c(OH—)+c(C2O)=c(H+)+c(H2C2O4)
C.pH=4的CH3COOH溶液和pH=4的NH4Cl溶液中,c(H+)相等
D.0.1 mol/L 的NaOH溶液和CH3COOH溶液等体积混合,则c(Na+) >c(CH3COO-)>c(OH-) > c(H+)
解析:选A。A项,Kw只与温度有关,温度一定,Kw为定值,错误;B项,根据物料守恒有c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),将两式相减可得:c(OH—)+c(C2O)=c(H+)+c(H2C2O4),正确;C项,pH=-lg c(H+),两种溶液的pH相等,则其c(H+)相等,正确;D项,0.1 mol/L 的NaOH和CH3COOH溶液等体积混合后,溶液中溶质为CH3COONa,CH3COO-水解使溶液呈碱性,各离子浓度大小关系为c(Na+) >c(CH3COO-)>c(OH-) >c(H+),正确。
7.(2018·咸阳高三模拟)某化学研究性学习小组对电解质溶液作如下的归纳总结(均在常温下)。其中正确的是( )
①pH=2的强酸溶液1 mL,加水稀释至100 mL后,溶液pH=4
②2 L 0.25 mol·L-1NH4Cl溶液与1 L 0.50 mol·L-1NH4Cl溶液含NH物质的量前者大
③pH=8.3的NaHCO3溶液中存在:HCO+H2OH3O++CO
④CH3COOH、CH3COONa等体积混合,一定存在c(CH3COO-)+c(OH-)>c(CH3COOH)+ c(H+)
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
解析:选C。①常温下,强酸稀释100 倍,pH增加2,正确;②两溶液中均存在NH+H2ONH3·H2O+H+,前者浓度小,相当于稀释,促进水解,即水解程度大,NH物质的量小,错误;③NaHCO3溶液中既存在HCO的水解,也存在HCO的电离,正确;④由电荷守恒有c(CH3COO-)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+),c(Na+)不一定大于c(CH3COOH),错误。
8.(2015·高考四川卷)常温下,将等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶体,过滤,所得滤液pH<7。下列关于滤液中的离子浓度关系不正确的是( )
A.<1.0×10-7 mol/L
B.c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
C.c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
D.c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO)
解析:选C。滤液中溶质的主要成分为NH4Cl和NaHCO3 的混合物。A.滤液pH<7,则c(H+)>1.0×10-7 mol/L,常温下Kw=1.0×10-14,所以<1.0×10-7 mol/L,A项正确;B.由于开始加入等物质的量的NH4HCO3与NaCl,根据物料守恒可知,B项正确;C.析出部分NaHCO3晶体后,在滤液中根据电荷守恒得c(H+)+c(NH)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)+c(Cl-),C项错误;D.开始时NH4HCO3与NaCl等物质的量,由于析出了一部分NaHCO3晶体,故c(Cl-)与c(NH)都大于c(HCO)和c(Na+),少量的NH、HCO发生水解,极少量的HCO发生电离,所以 c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO),D项正确。
9.(2015·高考山东卷)室温下向10 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如下所示。下列说法正确的是( )
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
解析:选D。A.a点所示溶液中NaOH和HA恰好反应生成NaA,溶液的pH=8.7,呈碱性,则HA为弱酸,A-水解,则溶液中的粒子浓度:c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+)。B.b点时为NaA和HA的溶液,a点NaA发生水解反应,促进了水的电离,b点HA抑制了水的电离,所以a点所示溶液中水的电离程度大于b点。C.pH=7时,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-)。D.b点酸过量,溶液呈酸性,HA的电离程度大于NaA的水解程度,故c(A-)>c(HA)。
10.(2017·高考全国卷Ⅰ)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.K2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg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+)
解析:选D。H2X的电离方程式为H2XH++HX-,HX-H++X2-。当==1时,即横坐标为0.0时,K1=c(H+),K2=c′(H+),因为K1>K2,故 c(H+)>c′(H+),即pHc(OH-),C项正确;电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HX-)+2c(X2-),中性溶液中存在c(H+)=c(OH-),故有c(Na+)=c(HX-)+2c(X2-),假设c(HX-)=c(X2-)或c(HX-)>c(X2-)(见C项分析),则溶液一定呈酸性,故中性溶液中c(HX-)
二、非选择题
11.现有常温下的0.1 mol·L-1纯碱溶液。
(1)你认为该溶液呈碱性的原因是(用离子方程式表示)
________________________________________________________________________,
为证明你的上述观点,请设计一个简单的实验,简述实验过程:______________________________________________。
(2)同学甲认为该溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的CO不超过其总量的10%。请你设计实验证明该同学的观点是否正确:________________________________________。
(3)同学乙就该溶液中粒子之间的关系写出了下列四个关系式,你认为其中正确的是________。
A.c(Na+)=2c(CO)
B.c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H2CO3)
C.c(CO)+c(HCO)=0.1 mol·L-1
D.c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
(4)水解反应是典型的可逆反应。水解反应的化学平衡常数称为水解常数(用Kh表示),请写出Na2CO3第一步水解反应的水解平衡常数的表达式:__________________________。
解析:(1)纯碱是盐不是碱,其溶液呈碱性的原因只能是盐的水解。证明该观点正确与否的方法是把产生水解的离子消耗掉,看在无水解离子的情况下溶液是否仍呈碱性。
(2)可用测溶液pH的方法来测定水解程度。
(3)A项错误,应为c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)];B项,从水解程度大小来看,正确;C项错误,等式左边缺少c(H2CO3);D项,根据质子守恒可知正确。
(4)CO第一步水解的离子方程式为CO+H2OHCO+OH-,先按照化学平衡常数的书写方式得:K=,再根据水解平衡常数的书写规则:在稀溶液中,水的浓度视为1,得水解平衡常数的表达式:Kh=。
答案:(1)CO+H2OHCO+OH- 向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后,溶液显红色;然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量,若溶液红色逐渐变浅直至消失,则说明上述观点正确 (2)用pH试纸(或pH计)测常温下0.1 mol·L-1纯碱溶液的pH,若pH<12,则该同学的观点正确;若pH>12,则该同学的观点不正确 (3)BD
(4)Kh=
12.常温下,将0.010 mol CH3COONa和0.004 mol HCl溶于水,配制成0.5 L混合液。填写下列空白:
(1)溶液中共有________种微粒。
(2)溶液中有两种微粒的物质的量之和一定等于0.010 mol,它们是________和________。
(3)溶液中n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=________mol。
解析:CH3COONa+HCl ===CH3COOH+NaCl
0.004 mol 0.004 mol 0.004 mol 0.004 mol
可知溶于水后,溶液中的溶质为CH3COOH 0.004 mol,NaCl 0.004 mol,CH3COONa 0.006 mol。
(1)溶液中的微粒有H2O、CH3COOH、Na+、Cl-、CH3COO-、H+、OH-,共7种。
(2)根据物料守恒有n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.010 mol。
(3)根据电荷守恒有n(Na+)+n(H+)=n(CH3COO-)+n(Cl-)+n(OH-),则n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=n(Na+)-n(Cl-)=0.010 mol-0.004 mol=0.006 mol。
答案:(1)7 (2)CH3COO- CH3COOH (3)0.006
13.某溶液中只含有Na+、H+、OH-、CH3COO—四种离子,某同学推测其离子浓度的大小顺序有如下四种关系:
①c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
②c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
③c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
④c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
(1)若溶液中只溶解了一种溶质,则该溶质是___________________________________,
上述四种离子浓度大小顺序为__________________________________________(填序号)。
(2)若上述关系中③是正确的,则溶液中的溶质为_______________________。
(3)若该溶液是由体积相等的氢氧化钠和醋酸溶液混合而成,且恰好呈中性,则混合前两溶液的物质的量浓度大小关系为c(NaOH)________c(CH3COOH)(填“大于”“小于”或“等于”,下同),混合前酸中c(H+)和碱中c(OH-)的大小关系是c(H+)________c(OH-)。
解析:(1)CH3COONa溶液中CH3COO-少部分水解呈碱性,故选①。
(2)③中溶液显酸性且c(CH3COO-)>c(Na+),则以CH3COOH的电离平衡为主,CH3COO-的水解平衡为辅,故溶质为CH3COONa和CH3COOH。
(3)混合后溶液呈中性,则反应前CH3COOH稍过量,c(NaOH)小于c(CH3COOH);由于CH3COOH是弱酸少部分电离,NaOH为强碱完全电离,所以c(OH-)>c(H+)。
答案:(1)CH3COONa ① (2)CH3COONa和CH3COOH (3)小于 小于
14.Ⅰ.常温下,将某一元酸HA(甲、乙、丙、丁代表不同的一元酸)和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的物质的量浓度和混合溶液的pH如表所示:
实验编号
HA的物质的量浓度(mol/L)
NaOH的物质的量浓度(mol/L)
混合后溶液的pH
甲
0.1
0.1
pH=a
乙
0.12
0.1
pH=7
丙
0.2
0.1
pH>7
丁
0.1
0.1
pH=10
(1)从甲组情况分析,如何判断HA是强酸还是弱酸?
________________________________________________________________________。
(2)乙组混合溶液中c(A-)和c(Na+)的大小关系是________(填编号)。
A.前者大 B.后者大
C.二者相等 D.无法判断
(3)从丙组实验结果分析,该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________________。
(4)分析丁组实验数据,写出该混合溶液中下列算式的精确结果(列式):c(Na+)-c(A-)=________mol/L。
Ⅱ.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-。
(5)在0.1 mol/L的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是________。
A.c(B2-)+c(HB-)=0.1 mol/L
B.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol/L
C.c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
D.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
解析:(1)一元酸HA与NaOH等物质的量反应,HA的酸性强弱决定完全中和后盐溶液的pH,a=7时HA为强酸,a>7时HA为弱酸。(2)根据电荷守恒,有c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),因c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-)。(3)丙为等浓度的HA与NaA的混合溶液,由pH>7知A-水解程度大于HA的电离程度,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。(4)根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),推导c(Na+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+)=(10-4-10-10)mol/L。(5)注意题干中的电离方程式,一级电离为完全电离。A项为B元素的物料守恒式,C项为溶液中的质子守恒式。
答案:(1)a=7时,HA是强酸;a>7时,HA是弱酸 (2)C
(3)c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(4)(10-4-10-10) (5)AC
盐类的水解及其规律
[知识梳理]
1.盐类的水解
2.盐类水解的规律
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
3.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。例如: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。例如: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)水解分别显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。例如:NaHCO3与AlCl3混合溶液反应的离子方程式:Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑。
[自我检测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)酸式盐溶液不一定呈酸性。( )
(2)离子能够发生水解的盐溶液一定呈酸性或碱性。( )
(3)同浓度的Na2CO3溶液和CH3COONa溶液相比前者pH大;同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液相比后者pH小。( )
(4)常温下,pH=10的CH3COONa溶液与pH=4的NH4Cl溶液,水的电离程度相同。( )
(5)常温下,pH=11的CH3COONa溶液与pH=3的CH3COOH溶液,水的电离程度相同。( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.相同温度下,等物质的量浓度的下列溶液中,pH由小到大的顺序为______________(填序号)。
①NH4Cl ②NH4HCO3
③NH4HSO4 ④(NH4)2SO4
答案:③<④<①<②
盐溶液酸碱性的判断
(1)判断盐溶液的酸碱性,需先判断盐的类型,因此需熟练记忆常见的强酸、强碱和弱酸、弱碱。
(2)盐溶液呈中性,无法判断该盐是否水解。例如:NaCl溶液呈中性,是因为NaCl是强酸强碱盐,不水解。又如CH3COONH4溶液呈中性,是因为CH3COO-和NH的水解程度相当,即水解过程中H+和OH-消耗量相等,所以CH3COONH4溶液仍呈中性。
(2017·洛阳模拟)常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列四种盐溶液,其pH测定如下表所示:
序号
①
②
③
④
溶液
CH3COONa
NaHCO3
Na2CO3
NaClO
pH
8.8
9.7
11.6
10.3
下列说法正确的是( )
A.四种溶液中,水的电离程度:①>②>④>③
B.Na2CO3和NaHCO3溶液中,粒子种类相同
C.将等浓度的CH3COOH和HClO溶液比较,pH小的是HClO
D.Na2CO3溶液中,c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
[解析] A.四种盐溶液均促进了水的电离,根据越弱越水解,水解显碱性,水解程度越大,pH越大,则四种溶液中,水的电离程度:③>④>②>①,A错误;B.Na2CO3和NaHCO3溶液中都存在着H+、OH-、CO、HCO、H2CO3、Na+、H2O,B正确;C.醋酸的酸性强于次氯酸,在物质的量浓度相等的情况下,pH小的是醋酸,C错误;D.根据物料守恒,Na2CO3溶液中,c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3),D错误。
[答案] B
(1)上述例题中等体积的③与④溶液中阴离子个数比______1∶1(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)若将上述例题中①溶液加热,则c(CH3COO-)________(填“增大”或“减小”,下同),pH________。
解析:(1)CO的水解使阴离子数目增多(CO+H2OHCO+OH-),而ClO-水解后溶液中阴离子数目变化不大(ClO-+H2OHClO+OH-),故等体积等浓度的Na2CO3溶液与NaClO溶液的阴离子个数比大于1∶1。
(2)因盐类水解吸热,故加热后促进水解,CH3COO-的水解程度增大,c(CH3COO-)减小,c(OH-)增大,pH增大。
答案:(1)大于 (2)减小 增大
规范书写盐类水解离子方程式
1.下列各式表示水解反应的是( )
A.HCO+H2OH3O++CO
B.HS-+H2OH2S+OH-
C.H2PO+H2OHPO+H3O+
D.HCO+OH-H2O+CO
解析:选B。A项和C项是电离方程式,D项是HCO与OH-发生的离子反应。
2.按要求书写离子方程式。
(1)将NaHCO3溶液与AlCl3溶液混合:________________________________。
(2)制备Al(OH)3胶体:____________________________________________。
(3)NaHS溶液呈碱性,原因:____________________________________________。
(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_______________________________________________。
解析:(4)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。
答案:(1)Al3++3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
(2)Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
(3)HS-+H2OH2S+OH-
(4)Rn-+H2OHR(n-1)-+OH-
Mm++mH2OM(OH)m+mH+
盐类水解的实质及规律
3.(教材改编)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。
4.等物质的量浓度的下列稀溶液:①CH3COONa溶液;②Na2CO3溶液;③X溶液;④Ba(OH)2溶液。它们的pH依次增大,则X溶液不可能是( )
A.氨水
B.硅酸钠溶液
C.NaOH溶液
D.NaHCO3溶液
解析:选D。因几种酸的酸性强弱为CH3COOH>H2CO3>H2SiO3,故等物质的量浓度的盐溶液的pH大小为CH3COONa
盐类水解规律及酸式盐溶液酸碱性分析
(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,则溶液呈碱性,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,则溶液显酸性,如NaHSO3溶液中:HSOH++SO(主要),HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)。
影响盐类水解平衡的因素
[知识梳理]
1.内因
形成盐的酸或碱的强弱。盐对应的酸或碱越弱,就越易发生水解。如酸性:CH3COOH>H2CO3相同条件下相同浓度的NaHCO3、CH3COONa溶液的pH大小关系为pH(NaHCO3)>pH(CH3COONa)。
2.外因
(1)温度、浓度
条件
移动方向
水解程度
水解产生的
离子浓度
升高温度
右移
增大
增大
反应物
浓度
增大
右移
减小
增大
减小(稀释)
右移
增大
减小
(2)外加物质:外加物质对水解反应的影响取决于该物质的性质。
①外加酸、碱
外加
物质
水解程度
弱酸阴离子
弱碱阳离子
酸
增大
减小
碱
减小
增大
②外加能水解的盐
[自我检测]
1.不同条件对FeCl3水解平衡:Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3有何影响?请完成下面表格。
条件
移动方向
H+数
pH
现象
(1)升温
增多
减小
(2)通HCl
增多
减小
(3)加H2O
增多
增大
(4)加NaHCO3
减少
增大
答案:(1)向右 溶液颜色变深
(2)向左 溶液颜色变浅
(3)向右 溶液颜色变浅
(4)向右 生成红褐色沉淀,放出气体
2.向三份0.1 mol/L CH3COONa溶液中分别加入少量NH4NO3、Na2SO3、FeCl2固体(忽略溶液体积变化),则CH3COO-浓度的变化依次为( )
A.减小、增大、减小 B.增大、减小、减小
C.减小、增大、增大 D.增大、减小、增大
解析:选A。CH3COONa溶液中存在CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-的水解平衡,加入的NH4NO3和FeCl2水解显酸性,故促进其平衡正向移动,则CH3COO-浓度减小;加入的Na2SO3水解显碱性,对其平衡有抑制作用,故CH3COO-浓度增大。
(1)稀释溶液过程中,盐的浓度减小,水解程度增大,但由于溶液中离子浓度是减小的,故溶液酸性(或碱性)减弱。
(2)向CH3COONa溶液中加入少量冰醋酸,并不会与CH3COONa溶液水解产生的OH-反应,使平衡向水解方向移动,原因是体系中c(CH3COOH)增大是主要因素,会使平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-左移。
(2015·高考天津卷)室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
加入的物质
结论
A.50 mL 1 mol·L-1 H2SO4
反应结束后,
c(Na+)=c(SO)
B.0.05 mol CaO
溶液中增大
C.50 mL H2O
由水电离出的
c(H+)·c(OH-)不变
D.0.1 mol NaHSO4固体
反应完全后,溶液
pH减小,c(Na+)不变
[解析] A.Na+的物质的量为0.1 mol,而SO的物质的量为0.05 mol,混合溶液中Na+与SO的浓度不可能相等。B.加入0.05 mol CaO后,会生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3沉淀和NaOH,溶液中c(OH-)增大,CO水解产生的HCO减少,故溶液中增大。 C.加入H2O后,c(Na2CO3)减小,CO水解产生的c(OH-)减小,溶液中的OH-来源于水的电离,因水电离产生的c(OH-)=c(H+),故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小。D.加入0.1 mol NaHSO4固体,溶液体积变化不大,但n(Na+)变为原来的2倍,故c(Na+)增大。
[答案] B
NaHSO3溶液呈酸性,则溶液中Na+、HSO、SO、H2SO3浓度由大到小的顺序为______________________________________________;
NaHCO3溶液中Na+、HCO、CO、H2CO3浓度由大到小的顺序为___________________。
答案:c(Na+)>c(HSO)>c(SO)>c(H2SO3)
c(Na+)>c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO)
盐类水解平衡移动的判断规律
盐类水解平衡仍然遵循化学平衡规律,其不受压强影响,所以只要从温度、浓度方面去考虑便能作出正确判断。还需注意,要学会抓主要矛盾,不要与弱电解质的电离平衡混淆,使之发生冲突。例如:在NH4Cl的溶液中,通入少量氨气,c(NH3·H2O)的浓度增大是主要的,正确的结论是体系中c(NH3·H2O)增大,抑制了水解,会使平衡NH+H2ONH3·H2O+H+左移,而不是与氢离子反应导致水解平衡右移。
水解平衡的定向移动及结果判断
1.(2018·黔江一模)为了配制NH与Cl-的浓度之比为1∶1的纯净溶液,可在NH4Cl溶液中加入适量的下列物质:①盐酸 ②NaCl ③氨水 ④NaOH ⑤CH3COONa,其中正确的是( )
A.①② B.③
C.③④ D.④⑤
解析:选B。NH4Cl溶液中,NH水解使溶液显酸性,则c(NH)
A.稀释溶液,水解平衡常数增大
B.通入CO2,平衡向正反应方向移动
C.升高温度,减小
D.加入NaOH固体,溶液pH减小
解析:选B。水解平衡常数只受温度的影响,A错误;通入的CO2与OH-反应,使平衡向正反应方向移动,B正确;温度升高,CO的水解程度增大,c(HCO)增大,c(CO)减小,C错误;加入NaOH固体,溶液的pH增大,D错误。
3.如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__________________。
(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________。
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,CH3COO-水解平衡移动的方向分别为________、________、________。(填“左”“右”或“不移动”)
解析:(1)CH3COONa中CH3COO-水解使溶液显碱性,酚酞溶液遇碱显红色。
(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。
答案:(1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使溶液显碱性 (2)BD (3)左 左 右
K(电离平衡常数)、Kw、Kh(水解平衡常数)三者的关系及其应用
4.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)对于某些弱电解质来讲,其电离平衡常数K、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的初始浓度,则c mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)=__________(不为0,用c和Ka表示)。
(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通过____________(填一种实验方法)测定溶液浓度c′。
解析:(2)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的初始浓度”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的初始浓度c mol·L-1,则Ka=c2(H+)/c,c(H+)= mol·L-1。(3)要测定Ka,则必须用pH换算c(H+)和用酸碱中和滴定的方法测定c′。
答案:(1)K·Kh=Kw 越大 (2) mol·L-1 (3)②溶液的pH ③酸碱中和滴定
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,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,它与电离平衡常数(K)、水的离子积(Kw)存在一定关系。
盐类水解的应用
[知识梳理]
应用
原理解释
热的纯碱溶液去污能力强
加热促进了盐的水解,氢氧根离子浓度增大
泡沫灭火器灭火
Al3+与HCO的水解相互促进的结果
明矾净水
铝离子水解生成的氢氧化铝胶体可用来净水
物质提纯
如除去氯化铜溶液中的氯化铁,可以加入氧化铜或氢氧化铜反应掉部分H+,促进铁离子的水解,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去
配制易水解的盐溶液
配制FeCl3、FeCl2、SnCl2、AlCl3等溶液时,常将它们溶于较浓的盐酸中,然后再加水稀释;目的是抑制铁离子、亚铁离子、锡离子、铝离子的水解
草木灰不能与铵态氮肥混合施用
铵根离子与碳酸根离子相互促进水解,使生成的氨气逸出而降低了氮肥肥效
硫化铝、氮化镁的制备
硫化铝、氮化镁在水溶液中强烈水解,只能通过单质间化合反应才能制得
比较盐溶液中离子浓度的大小
如Na2S溶液中离子浓度大小的顺序为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)> c(HS-)>c(H+)
判断弱电解质的相对强弱
如等物质的量浓度的醋酸钠溶液、碳酸氢钠溶液的碱性后者强于前者,则碳酸的酸性弱于醋酸
证明某些电解质是弱酸或弱碱
CH3COONa的溶液能使酚酞试液变红,证明该溶液显碱性,说明CH3COOH是弱酸
判断盐溶液蒸干灼烧后的产物
FeCl3溶液蒸干并灼烧产物为Fe2O3
盐溶液除锈
氯化铵溶液除去金属表面的氧化物,因为NH水解显酸性,可与金属氧化物反应
[自我检测]
(教材改编)下列说法正确的是( )
A.AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液加热、蒸发、浓缩、结晶、灼烧,所得固体的成分相同
B.配制FeCl3溶液时,将FeCl3固体溶解在硫酸中,然后再用水稀释到所需的浓度
C.用加热的方法可除去NaCl溶液中混有的FeCl3
D.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝
解析:选C。A项,AlCl3与Al2(SO4)3溶液的水解方程式分别为AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,Al2(SO4)3+6H2O2Al(OH)3+3H2SO4,加热促进水解,由于盐酸为挥发性酸,硫酸为难挥发性酸,故前者最终产物为Al2O3,后者最终产物为Al2(SO4)3,不正确;B项,将FeCl3固体溶解在硫酸中,会引入杂质SO,应溶解在盐酸中,不正确;C项,由于Fe3+水解:Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加热会促进水解,HCl逸出,进而使其水解完全,从而除去FeCl3,正确;D项,为了加快产生CO2的速率,泡沫灭火器中常使用的原料是NaHCO3和Al2(SO4)3,Al3+与HCO相互促进水解,比与Na2CO3反应产生CO2的速率快,不正确。
物质的量浓度相同的下列溶液中,按pH由小到大的顺序排列的是( )
A.Na2CO3、NaHCO3、NaCl、NH4Cl
B.Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl、NaCl
C.(NH4)2SO4、NH4Cl、NaNO3、Na2S
D.NH4Cl、(NH4)2SO4、Na2S、NaNO3
[解析] (NH4)2SO4、NH4Cl溶液因NH水解而呈酸性,(NH4)2SO4中的NH浓度大于NH4Cl溶液的,故前者pH小;NaNO3溶液呈中性(pH=7);Na2S溶液因S2-水解而呈碱性(pH>7),故C正确。
[答案] C
(1)相同温度下,等物质的量浓度的下列溶液中:a.(NH4)2SO4、b.(NH4)2CO3、c.(NH4)2Fe(SO4)2 ,c(NH)大小关系为______________。(填字母,下同)
(2)相同温度下,下列三种溶液中c(NH )浓度相同,a.(NH4)2SO4、b.(NH4)2CO3、c.(NH4)2Fe(SO4)2,则a、b、c溶液浓度大小关系为______________。
答案:(1)c>a>b (2)b>a>c
比较溶液pH的方法
比较溶液的pH时,先将电解质溶液按酸性、中性、碱性分组。不同组之间pH(酸性溶液)
①同浓度强酸,元数越大,c(H+)越高,pH越小;②同浓度强酸与弱酸,强酸的c(H+)大,pH小;③同浓度同元弱酸,酸越弱,c(H+)越小,pH越大;④同浓度强酸弱碱盐,水解生成的碱越弱,溶液酸性越强,pH越小;⑤同浓度的强酸与强酸弱碱盐比较,由于盐水解程度一般很小,故强酸弱碱盐溶液的c(H+)较小,pH较大;⑥强酸的同种弱碱盐溶液,阳离子浓度越大,水解生成的H+浓度越大,酸性就越强,如同浓度的(NH4)2SO4溶液和NH4NO3溶液,前者的酸性强些,溶液的pH小;⑦同浓度强酸弱碱盐,阳离子电荷数越高,水解程度越大,酸性一般越强,如同浓度的SnCl4、FeCl3、MgCl2、NH4Cl溶液的酸性依次减弱。
(2)碱性溶液
比较方法类同酸性溶液。
(3)难溶性的酸、碱或盐,其溶液中c(H+)、c(OH-)均很低,不能按上述方法比较,如Mg(OH)2、CaCO3、H2SiO3等溶液接近中性。
与水解有关的离子共存问题
1.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-
解析:选C。A项,Al3+因与HCO发生相互促进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-虽能发生相互促进的水解反应,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。
2.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-
解析:选A。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。
盐类水解的综合应用
3.(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)碳酸氢钠溶液蒸干得到的固体物质是_________________________,原因是
______________________。
(4)亚硫酸钠溶液蒸干得到的固体物质是_____________________________________,原因是___________________________________。
(5)盐酸与硫酸各1 mol·L-1的混合酸10 mL,加热浓缩至1 mL,最后的溶液为________,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)Na2CO3 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
(4)Na2SO4 2Na2SO3+O22Na2SO4
(5)H2SO4溶液 HCl易挥发
4.在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,原因是______________________________________
(用化学方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是___________________________________________。
解析:CuCl2易发生水解反应,在空气中直接加热CuCl2·2H2O,发生反应:2(CuCl2·2H2O)Cu(OH)2·CuCl2+2HCl+2H2O。为防止CuCl2水解,可将CuCl2·2H2O在干燥的HCl气流中加热,失去结晶水得到无水CuCl2。
答案:2(CuCl2·2H2O)Cu(OH)2·CuCl2+2HCl+2H2O[主要产物写成Cu(OH)2、Cu(OH)Cl、CuO均可]
在干燥的HCl气流中加热脱水
1.熟记下列因水解相互促进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。
(4)NH与CH3COO-、HCO虽能发生水解相互促进的反应,但能大量共存。
2.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FeCl3(aq) Fe(OH)3Fe2O3。
(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固体受热易分解,因此蒸干后分别为Ca(HCO3)2―→CaCO3、NaHCO3―→Na2CO3、KMnO4―→K2MnO4+MnO2。
(4)还原性盐在蒸干时会被O2氧化,如Na2SO3(aq)Na2SO4(s)。
溶液中的粒子浓度关系
[知识梳理]
一、溶液中粒子浓度大小比较的理论依据
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,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离),如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(相互促进水解反应除外),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: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Na2CO3溶液中:CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
二、溶液中粒子浓度的三大定量关系
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图示如下:
由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示如下:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。
[自我检测]
1.0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系:
(1)离子浓度大小关系:______________________________。
(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:(1)c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+)
(2)c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)]
(3)c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)
(4)c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO)
2.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系:
(1)离子浓度大小关系:_________________________________________。
(2)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:(1)c(Na+)>c(HCO)>c(OH-)>c(H+)>c(CO)
(2)c(OH-)+c(CO)=c(H2CO3)+c(H+)
3.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:________________________________。
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH<7:____________________。
(3)pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合:_______________________。
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-)
(1)混合溶液呈酸性或碱性主要取决于电离平衡和水解平衡的相对强弱。
(2)质子守恒式可由电荷守恒式和物料守恒式推导获得。
(2016·高考四川卷)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中缓慢通入CO2,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01 mol
n(CO2)/mol
溶液中离子的物质的量浓度
A
0
c(Na+)>c(AlO)+c(OH-)
B
0.01
c(Na+)>c(AlO)> c(OH-)>c(CO)
C
0.015
c(Na+)>c(HCO)> c(CO)>c(OH-)
D
0.03
c(Na+)>c(HCO)> c(OH-)>c(H+)
[解析] 当n(CO2)=0 mol时,c(Na+)
[答案] D
(2015·高考江苏卷)室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.向0.10 mol·L-1 NH4HCO3溶液中通CO2:c(NH)=c(HCO )+c(CO)
B.向0.10 mol·L-1 NaHSO3溶液中通NH3:c(Na+)>c(NH )>c(SO)
C.向0.10 mol·L-1 Na2SO3溶液中通SO2:c(Na+)=2[c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)]
D.向0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通HCl:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
解析:选D。A选项,由电荷守恒知:c(NH)+c(H+)=c(HCO)+2c(CO)+c(OH-),当c(H+)=c(OH-)时,上式变为c(NH)=c(HCO)+2c(CO),所以错误;B选项,由电荷守恒知c(NH)+c(Na+)+c(H+)=c(HSO)+2c(SO)+c(OH-),由物料守恒知c(Na+)=c(HSO)+c(SO)+c(H2SO3),两者相减得c(NH)+c(H+)=c(SO)-c(H2SO3) +c(OH-),当c(H+)=c(OH-)时,上式变为c(NH)+c(H2SO3)=c(SO),因此c(NH)<c(SO),所以错误;C选项,由物料守恒知,在亚硫酸钠溶液中即存在该守恒式,当通入二氧化硫后,硫原子个数增多,因此原等式肯定不成立,所以错误;D选项,由电荷守恒知:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-),由物料守恒知,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),两式相减得c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)+c(Cl-),当c(H+)=c(OH-)时,上式变为c(CH3COOH)=c(Cl-),而溶液中的c(Na+)>c(CH3COOH),因此c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-),所以正确。
溶液中粒子浓度大小比较
单一溶液中粒子浓度关系
1.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.0.1 mol·L-1的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)
解析:选B。A.Na2S溶液中微粒浓度关系为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.NaHA溶液显酸性,判断HA-的电离程度大于水解程度,所以c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),D错误。
2.(2017·高考全国卷Ⅱ,12,6分)改变 0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。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+)
解析:选D。从图像中可以看出pH=1.2时,δ(H2A)=δ(HA-),则c(H2A)=c(HA-),A项正确;根据HA-H++A2-,可确定K2(H2A)=,从图像中可以看出pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-),即lg [K2(H2A)]=lg c(H+)=-4.2,B项正确;从图像中可以看出pH=2.7时,δ(HA-)>δ(H2A)=δ(A2-),则c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C项正确;从图像中可以看出pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-)≈0.05 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2 mol·L-1,D项错误。
混合溶液中粒子浓度关系
3.(2016·高考天津卷)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD
B.滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
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-)-c(H+)
解析:选C。三种酸的浓度相等,根据图像,在滴定前HA溶液的pH最小,酸性最强,HD溶液的pH最大,酸性最弱,说明HA的电离程度最大,电离常数最大,A项正确;P点溶液中含有等物质的量的NaB与HB,此时溶液显酸性,说明HB的电离程度大于B-的水解程度,所以c(B-)>c(HB),由物料守恒:2c(Na+)=c(HB)+c(B-)知,c(Na+)介于c(B-)、c(HB)之间,B项正确;每种溶液中均存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),X-代表A-、B-、D-,在pH=7时,c(H+)=c(OH-),c(Na+)=c(X-),而pH=7时,三种酸所消耗的NaOH的物质的量不相等,故三种溶液中c(Na+)不相等,则c(X-)也不相等,C项错误;中和百分数为100%的三种溶液,其溶质分别是NaA、NaB、NaD,混合后溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(D-)+c(OH-)①,此式中c(Na+)=c(Na+)[NaA]+c(Na+)[NaB]+c(Na+)[NaD],混合前的三种溶液中存在物料守恒:c(Na+)[NaA]=c(A-)+c(HA),c(Na+)[NaB]=c(B-)+c(HB),c(Na+)[NaD]=c(D-)+c(HD),消去①式中的c(Na+)和c(A-)、c(B-)、c(D-),得c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D项正确。
4.下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol/L NaHCO3溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO)>c(HCO)>c(OH-)
B.20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液与10 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH)+c(OH-)
D.0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)
解析:选B。A.等浓度等体积的NaHCO3与NaOH混合时,两者恰好反应生成Na2CO3,在该溶液中CO能进行两级水解:CO+H2OHCO+OH-、HCO+H2OH2CO3+OH-,故溶液中c(OH-)>c(HCO),该项错误;B.CH3COONa与HCl混合时反应后生成的溶液中含有等量的CH3COONa、CH3COOH、NaCl,因溶液显酸性,故溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,该项正确;C.在混合前两溶液的pH之和为14,则氨水过量,所得溶液为少量NH4Cl和过量NH3·H2O的混合溶液,则c(Cl-)
5.(2018·保定高三质检)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HCl③NH4Cl 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<①<③<④
B.溶液中c(H+):①<③<②<④
C.c(NH):①<③<②<④
D.c(NH3·H2O):①<③<④<②
解析:选C。A项,④呈碱性,①呈中性,③呈弱酸性,②呈强酸性,pH:②<③<①<④。B项,溶液中c(H+):④<①<③<②。D项,c(NH3·H2O):②<③<①<④。
6.比较下列几组溶液中指定粒子浓度的大小。(填序号)
(1)物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液: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,c(CH3COO-)由大到小的顺序是______________________。
答案:(1)③>②>④>① ④>①>②>③
(2)②>①>③
粒子浓度比较的三个注意事项
(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。如在稀醋酸溶液中微粒浓度由大到小的顺序:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。
②弱酸阴离子或弱碱阳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CH3COONa溶液中c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)。
(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)规避等量关系中的两个易失分点
①电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。如Na2CO3的电荷守恒式中,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[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]的系数“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。
[课后达标检测]
一、选择题
1.下列离子方程式中,属于水解反应的是( )
A.HCOOH+H2OHCOO-+H3O+
B.H2CO3HCO+H+
C.CO+H2OHCO+OH-
D.HS-+H2OS2-+H3O+
解析:选C。因为水解是弱酸阴离子(或弱碱阳离子)结合水电离出的H+(或OH-),破坏了水的电离平衡,从而使盐溶液呈现碱性(或酸性),由此可判断C项正确;A、B项为弱酸的电离,D项为弱酸的酸式酸根离子的电离方程式,皆与题意不符,故A、B、D项错误。
2.常温下,稀释0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液,下图中的横坐标表示加水的量,则纵坐标可以表示的是( )
A.NH水解的平衡常数 B.溶液的pH
C.溶液中NH数 D.溶液中c(NH)
解析:选B。温度不变,NH水解的平衡常数不变,故A项不符合题意;NH4Cl水解呈酸性,加水稀释,水解程度增大,但酸性减弱,溶液的pH将增大,溶液中NH数将减少,c(NH)也减小,故B项符合题意,C、D项不符合题意。
3.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
解析:选B。(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;醋酸钠水解溶液显碱性,且其碱性比Na2CO3溶液要弱。
4.下列说法正确的是( )
A.将FeCl3溶液和Fe2(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K2SO4溶液中的Fe3+
D.洗涤油污常用热的碳酸钠溶液
解析:选D。A项,氯化铁溶液加热、蒸干、灼烧后得到氧化铁,而硫酸铁溶液加热、蒸干、灼烧后得到的仍是硫酸铁,不正确;B项,所加酸应是稀硫酸,不能引入新杂质,不正确;C项,加热法不能除去K2SO4溶液中的Fe3+,不正确。
5.25 ℃时,某一元酸(HB)对应的盐NaB的水溶液呈碱性,下列叙述正确的是( )
A.HB的电离方程式为HB===H++B-
B.NaB溶液中:c(Na+)>c(B-)>c(H+)>c(OH-)
C.NaB溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HB)+c(B-)
D.0.1 mol/L NaB溶液中水电离出的OH-浓度大于10-7 mol/L
解析:选D。NaB的水溶液呈碱性,说明HB是弱酸,A项中的电离方程式中应用“”;B项应为c(Na+)>c(B-)>c(OH-)>c(H+);C项应为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(B-);D项中B-水解促进了水的电离,故水电离出的OH-浓度大于10-7 mol/L。
6.(2018·大连高三模拟)常温下,下列电解质溶液的有关叙述错误的是( )
A.NH4Cl溶液加水稀释后,恢复至原温度,pH和Kw均增大
B.在NaHC2O4溶液中:c(OH—)+c(C2O)=c(H+)+c(H2C2O4)
C.pH=4的CH3COOH溶液和pH=4的NH4Cl溶液中,c(H+)相等
D.0.1 mol/L 的NaOH溶液和CH3COOH溶液等体积混合,则c(Na+) >c(CH3COO-)>c(OH-) > c(H+)
解析:选A。A项,Kw只与温度有关,温度一定,Kw为定值,错误;B项,根据物料守恒有c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),将两式相减可得:c(OH—)+c(C2O)=c(H+)+c(H2C2O4),正确;C项,pH=-lg c(H+),两种溶液的pH相等,则其c(H+)相等,正确;D项,0.1 mol/L 的NaOH和CH3COOH溶液等体积混合后,溶液中溶质为CH3COONa,CH3COO-水解使溶液呈碱性,各离子浓度大小关系为c(Na+) >c(CH3COO-)>c(OH-) >c(H+),正确。
7.(2018·咸阳高三模拟)某化学研究性学习小组对电解质溶液作如下的归纳总结(均在常温下)。其中正确的是( )
①pH=2的强酸溶液1 mL,加水稀释至100 mL后,溶液pH=4
②2 L 0.25 mol·L-1NH4Cl溶液与1 L 0.50 mol·L-1NH4Cl溶液含NH物质的量前者大
③pH=8.3的NaHCO3溶液中存在:HCO+H2OH3O++CO
④CH3COOH、CH3COONa等体积混合,一定存在c(CH3COO-)+c(OH-)>c(CH3COOH)+ c(H+)
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
解析:选C。①常温下,强酸稀释100 倍,pH增加2,正确;②两溶液中均存在NH+H2ONH3·H2O+H+,前者浓度小,相当于稀释,促进水解,即水解程度大,NH物质的量小,错误;③NaHCO3溶液中既存在HCO的水解,也存在HCO的电离,正确;④由电荷守恒有c(CH3COO-)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+),c(Na+)不一定大于c(CH3COOH),错误。
8.(2015·高考四川卷)常温下,将等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶体,过滤,所得滤液pH<7。下列关于滤液中的离子浓度关系不正确的是( )
A.<1.0×10-7 mol/L
B.c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)
C.c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
D.c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO)
解析:选C。滤液中溶质的主要成分为NH4Cl和NaHCO3 的混合物。A.滤液pH<7,则c(H+)>1.0×10-7 mol/L,常温下Kw=1.0×10-14,所以<1.0×10-7 mol/L,A项正确;B.由于开始加入等物质的量的NH4HCO3与NaCl,根据物料守恒可知,B项正确;C.析出部分NaHCO3晶体后,在滤液中根据电荷守恒得c(H+)+c(NH)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)+c(Cl-),C项错误;D.开始时NH4HCO3与NaCl等物质的量,由于析出了一部分NaHCO3晶体,故c(Cl-)与c(NH)都大于c(HCO)和c(Na+),少量的NH、HCO发生水解,极少量的HCO发生电离,所以 c(Cl-)>c(NH)>c(HCO)>c(CO),D项正确。
9.(2015·高考山东卷)室温下向10 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如下所示。下列说法正确的是( )
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
解析:选D。A.a点所示溶液中NaOH和HA恰好反应生成NaA,溶液的pH=8.7,呈碱性,则HA为弱酸,A-水解,则溶液中的粒子浓度:c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(H+)。B.b点时为NaA和HA的溶液,a点NaA发生水解反应,促进了水的电离,b点HA抑制了水的电离,所以a点所示溶液中水的电离程度大于b点。C.pH=7时,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-)。D.b点酸过量,溶液呈酸性,HA的电离程度大于NaA的水解程度,故c(A-)>c(HA)。
10.(2017·高考全国卷Ⅰ)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.K2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg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+)
解析:选D。H2X的电离方程式为H2XH++HX-,HX-H++X2-。当==1时,即横坐标为0.0时,K1=c(H+),K2=c′(H+),因为K1>K2,故 c(H+)>c′(H+),即pH
11.现有常温下的0.1 mol·L-1纯碱溶液。
(1)你认为该溶液呈碱性的原因是(用离子方程式表示)
________________________________________________________________________,
为证明你的上述观点,请设计一个简单的实验,简述实验过程:______________________________________________。
(2)同学甲认为该溶液中Na2CO3的水解是微弱的,发生水解的CO不超过其总量的10%。请你设计实验证明该同学的观点是否正确:________________________________________。
(3)同学乙就该溶液中粒子之间的关系写出了下列四个关系式,你认为其中正确的是________。
A.c(Na+)=2c(CO)
B.c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H2CO3)
C.c(CO)+c(HCO)=0.1 mol·L-1
D.c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)
(4)水解反应是典型的可逆反应。水解反应的化学平衡常数称为水解常数(用Kh表示),请写出Na2CO3第一步水解反应的水解平衡常数的表达式:__________________________。
解析:(1)纯碱是盐不是碱,其溶液呈碱性的原因只能是盐的水解。证明该观点正确与否的方法是把产生水解的离子消耗掉,看在无水解离子的情况下溶液是否仍呈碱性。
(2)可用测溶液pH的方法来测定水解程度。
(3)A项错误,应为c(Na+)=2[c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)];B项,从水解程度大小来看,正确;C项错误,等式左边缺少c(H2CO3);D项,根据质子守恒可知正确。
(4)CO第一步水解的离子方程式为CO+H2OHCO+OH-,先按照化学平衡常数的书写方式得:K=,再根据水解平衡常数的书写规则:在稀溶液中,水的浓度视为1,得水解平衡常数的表达式:Kh=。
答案:(1)CO+H2OHCO+OH- 向纯碱溶液中滴加数滴酚酞试液后,溶液显红色;然后逐滴加入氯化钙溶液直至过量,若溶液红色逐渐变浅直至消失,则说明上述观点正确 (2)用pH试纸(或pH计)测常温下0.1 mol·L-1纯碱溶液的pH,若pH<12,则该同学的观点正确;若pH>12,则该同学的观点不正确 (3)BD
(4)Kh=
12.常温下,将0.010 mol CH3COONa和0.004 mol HCl溶于水,配制成0.5 L混合液。填写下列空白:
(1)溶液中共有________种微粒。
(2)溶液中有两种微粒的物质的量之和一定等于0.010 mol,它们是________和________。
(3)溶液中n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=________mol。
解析:CH3COONa+HCl ===CH3COOH+NaCl
0.004 mol 0.004 mol 0.004 mol 0.004 mol
可知溶于水后,溶液中的溶质为CH3COOH 0.004 mol,NaCl 0.004 mol,CH3COONa 0.006 mol。
(1)溶液中的微粒有H2O、CH3COOH、Na+、Cl-、CH3COO-、H+、OH-,共7种。
(2)根据物料守恒有n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.010 mol。
(3)根据电荷守恒有n(Na+)+n(H+)=n(CH3COO-)+n(Cl-)+n(OH-),则n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+)=n(Na+)-n(Cl-)=0.010 mol-0.004 mol=0.006 mol。
答案:(1)7 (2)CH3COO- CH3COOH (3)0.006
13.某溶液中只含有Na+、H+、OH-、CH3COO—四种离子,某同学推测其离子浓度的大小顺序有如下四种关系:
①c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
②c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
③c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
④c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
(1)若溶液中只溶解了一种溶质,则该溶质是___________________________________,
上述四种离子浓度大小顺序为__________________________________________(填序号)。
(2)若上述关系中③是正确的,则溶液中的溶质为_______________________。
(3)若该溶液是由体积相等的氢氧化钠和醋酸溶液混合而成,且恰好呈中性,则混合前两溶液的物质的量浓度大小关系为c(NaOH)________c(CH3COOH)(填“大于”“小于”或“等于”,下同),混合前酸中c(H+)和碱中c(OH-)的大小关系是c(H+)________c(OH-)。
解析:(1)CH3COONa溶液中CH3COO-少部分水解呈碱性,故选①。
(2)③中溶液显酸性且c(CH3COO-)>c(Na+),则以CH3COOH的电离平衡为主,CH3COO-的水解平衡为辅,故溶质为CH3COONa和CH3COOH。
(3)混合后溶液呈中性,则反应前CH3COOH稍过量,c(NaOH)小于c(CH3COOH);由于CH3COOH是弱酸少部分电离,NaOH为强碱完全电离,所以c(OH-)>c(H+)。
答案:(1)CH3COONa ① (2)CH3COONa和CH3COOH (3)小于 小于
14.Ⅰ.常温下,将某一元酸HA(甲、乙、丙、丁代表不同的一元酸)和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的物质的量浓度和混合溶液的pH如表所示:
实验编号
HA的物质的量浓度(mol/L)
NaOH的物质的量浓度(mol/L)
混合后溶液的pH
甲
0.1
0.1
pH=a
乙
0.12
0.1
pH=7
丙
0.2
0.1
pH>7
丁
0.1
0.1
pH=10
(1)从甲组情况分析,如何判断HA是强酸还是弱酸?
________________________________________________________________________。
(2)乙组混合溶液中c(A-)和c(Na+)的大小关系是________(填编号)。
A.前者大 B.后者大
C.二者相等 D.无法判断
(3)从丙组实验结果分析,该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________________。
(4)分析丁组实验数据,写出该混合溶液中下列算式的精确结果(列式):c(Na+)-c(A-)=________mol/L。
Ⅱ.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-。
(5)在0.1 mol/L的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是________。
A.c(B2-)+c(HB-)=0.1 mol/L
B.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol/L
C.c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
D.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
解析:(1)一元酸HA与NaOH等物质的量反应,HA的酸性强弱决定完全中和后盐溶液的pH,a=7时HA为强酸,a>7时HA为弱酸。(2)根据电荷守恒,有c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),因c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-)。(3)丙为等浓度的HA与NaA的混合溶液,由pH>7知A-水解程度大于HA的电离程度,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。(4)根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),推导c(Na+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+)=(10-4-10-10)mol/L。(5)注意题干中的电离方程式,一级电离为完全电离。A项为B元素的物料守恒式,C项为溶液中的质子守恒式。
答案:(1)a=7时,HA是强酸;a>7时,HA是弱酸 (2)C
(3)c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(4)(10-4-10-10) (5)AC
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