2019年高考化学冲刺逐题过关专题07第13题水溶液中的离子平衡（知识讲解）（含解析）.docx

第13题 水溶液中的离子平衡一、试题解读水溶液中的离子平衡是高考的重点，主要考查弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡、难溶电解质的溶解平衡的移动影响规律及应用，溶液中粒子浓度大小的比较，Ksp、pH的计算，中和滴定的计算、指示剂的选择等。二、试题考向 三、必备知识知识点 1 电离平衡和溶液的酸碱性1电离平衡中的三个易错点(1)电离平衡向正向移动，弱电解质的电离程度不一定增大，如向醋酸溶液中加入少量冰醋酸，平衡向电离方向移动，但醋酸的电离程度减小。(2)弱电解质在加水稀释的过程中，溶液中所有离子浓度不一定都减小，如氨水加水稀释时，c(H)增大。(3)由水电离出的c(H)1.01013 molL1的溶液不一定呈碱性。2水的电离和溶液的酸碱性(1)水的电离任何条件下，水电离出的c(H)c(OH)；常温下，离子积常数KW1.01014。酸、碱抑制水的电离，能水解的正盐、活泼金属(如Na)则促进水的电离。(2)溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H)和c(OH)的相对大小。溶液的酸碱性c(H)与c(OH)的大小酸性溶液c(H)c(OH)中性溶液c(H)c(OH)碱性溶液c(H)Ksp过平衡状态，反应将逆向进行，析出沉淀QcKsp平衡状态Qcc(CH3COO)c(OH)c(H)c(Cl)c(NH)c(H)c(OH)(2)Na2CO3与NaHCO3Na2CO3溶液中NaHCO3溶液中物料守恒c(Na)2c(CO)c(HCO)c(H2CO3)c(Na)c(HCO)c(CO)c(H2CO3)电荷守恒c(Na)c(H)c(OH)c(HCO)2c(CO)质子守恒c(OH)c(H)c(HCO)2c(H2CO3)c(H)c(H2CO3)c(OH)c(CO)大小关系c(Na)c(CO)c(OH)c(HCO)c(H)c(Na)c(HCO)c(OH)c(H) c(Na)c(HCO)c(H2CO3)c(CO)2解粒子浓度关系题的思路(1)巧用三大守恒，必须注意细节电荷守恒找全溶液中的阴、阳离子，分列等式两边，切勿漏写；离子所带电荷数不是1时，要在该离子物质的量浓度前乘以其所带的电荷数。如一定温度下，pH2的H2C2O4溶液与pH12的NaOH溶液任意比例混合，浓度关系为c(Na)c(H)c(OH)c(HC2O)2c(C2O)(注意C2O的化学计量数为2)。物料守恒以元素X、Y的物料关系书写守恒式时，分别找全含有X、Y的微粒，分列等式两边，切勿漏写；准确确定X与Y的物料关系，不要弄反两者的计量数之比，不要忽略新加入物质对溶液的影响。如室温下，0.10 molL1 Na2SO3溶液中存在c(Na)2c(SO)c(HSO)c(H2SO3)(物料守恒)，但当通入SO2时，使溶液中含有S元素的微粒增多，故：c(Na)2c(SO)c(HSO)c(H2SO3)。质子守恒方法一：找出所有能够提供H的微粒，包括H2O，等式左边书写这些微粒失去H后形成的微粒(注意若失去2个H，则该微粒的物质的量浓度前要乘以计量数2，且不要漏掉OH)；右边书写与H结合后形成的微粒(若结合2个H，则该微粒的物质的量浓度前也要乘以计量数2，另外不要漏掉H)。如NaHCO3溶液中存在：c(OH)c(CO)c(H)c(H2CO3)。方法二：代入法构建等式，即将物料守恒式与电荷守恒式联立，得出质子守恒式。(2)根据粒子浓度关系式，套用合适守恒式粒子浓度关系思考套用公式一边全为阴离子，另一边全为阳离子电荷守恒式一边微粒全含有一种元素，另一边微粒全含另一种元素物料守恒式一边微粒能电离H，另一边微粒能结合H质子守恒式两边没有明显特征三守恒式结合(3)分清主次关系，不要片面考虑某些混合溶液中可能同时存在水解平衡和电离平衡，需要根据题目提供的溶液酸碱性或一般规律判断究竟是哪一种因素起主导作用。知识点5 图像分析能力点1 弱电解质的电离类型单曲线对比曲线多曲线示例1示例2解答要点一看纵横坐标含义；二看特殊点(起点、拐点、落点)；三看变化趋势(规律)找出相同点与不同点，找出在同一条件下两种曲线之间的差别与联系在单曲线分析方法的基础上找出各种曲线的差别，分析变化对应的化学原理(物质)。尤其注意分析交点能力点2弱电解质分布系数图分布曲线是指以pH为横坐标，分布系数即组分的平衡浓度占总浓度的分数为纵坐标，即分布系数与溶液pH之间的关系曲线。举例一元弱酸(以CH3COOH为例)二元酸(以草酸为例)三元酸(以H3PO4为例)弱电解质分布系数图n0、1分别为CH3COOH、CH3COO分布系数0为H2C2O4分布系数、1为HC2O分布系数、2为C2O分布系数0为H3PO4分布系数、1为H2PO分布系数、2为HPO分布系数、3为PO分布系数当pHpKa时，主要存在形式是CH3COO。0与1曲线相交在010.5处，此时c(CH3COOH)c(CH3COO)，即pHpKa当溶液的pH1.2时01，pH4.2时12；当pH1.2时，H2C2O4占优势；在1.2pH4.2时，C2O为主要存在形式当溶液的pH2时01，pH7.1时12，pH12.2时23；当pH2时， H3PO4占优势；在2pH7.1区间， H2PO占优势；在7.1pH12.2时，PO为主要存在形式离子方程式pH由2到6发生反应的离子方程式： pH由4到6发生反应的离子方程式： pH由11到14发生反应的离子方程式： 求lg KK(CH3COOH)，从图可知，c(CH3COO)c(CH3COOH) 时pHpKa 4.76，K(CH3COOH)c(H)104.76， K2( H2C2O4)，从图可知，c(C2O)c(HC2O) 时pH4.2，K2c(H)104.2， K3(H3PO4)，从图可知，c( HPO)c( PO) 时pH12.2，K3c(H)1012.2， 能力点3根据多元弱酸“共轭酸碱对”判断电离常数(Ka)与水解常数(Kh)大小能力点4电解质溶液中粒子浓度大小的比较类型方法举例不等式的建立一元弱酸(弱碱)、多元弱酸溶液中粒子浓度大小比较考虑电离是可逆过程，电离程度较小，多元弱酸以一级电离为主CH3COOH溶液中：c(CH3COOH)c(H)c(CH3COO)c(OH)H2CO3溶液中：c(H2CO3)c(H)c(HCO)c(OH)能水解的盐溶液中粒子浓度大小比较考虑电离(完全)，水解是可逆过程，水解是微弱的Na2CO3溶液中：c(Na)c(CO)c(OH)c(HCO)c(H)不等式的建立酸式盐溶液中粒子浓度大小比较水解程度大于电离程度NaHCO3溶液中：c(Na)c(HCO)c(H2CO3)c(CO)或c(Na)c(HCO)c(OH)c(H)电离程度大于水解程度NaHSO3溶液中：c(Na)c(HSO)c(SO)c(H2SO3)或c(Na)c(HSO)c(H)c(SO)c(OH)不等式的建立不同溶液中指定粒子浓度大小比较主要考虑电离、起始浓度、水解程度浓度均为0.1 molL1的 (NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl 、(NH4)2Fe(SO4)2溶液中，c(NH)的大小顺序：(NH4)2Fe(SO4)2(NH4)2SO4(NH4)2CO3NH4Cl不等式的建立两种不反应的物质混合后溶液中粒子浓度大不比较考虑电离和水解程度的相对大小等浓度的NH4Cl和NH3H2O混合溶液中(pH7)：c(NH)c(Cl)c(NH3H2O)c(OH) c(H)等浓度的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中(pH7)：c(CH3COO)c(Na)c(CH3COOH)c(H)c(OH)不等式的建立两种溶液混合发生反应后的粒子浓度大小比较考虑反应、过量、电离和水解0.2 molL1 HCN溶液与0.1 molL1 NaOH溶液等体积混合的溶液中(pH7)：c(HCN)c(Na)c(CN)c(OH)c(H)四、高考回顾1（2018年全国3卷）用0.100 molL-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 molL-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是（ ）A根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10B曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)c(Cl-)=Ksp(AgCl)C相同实验条件下，若改为0.0400 molL-1 Cl-，反应终点c移到aD相同实验条件下，若改为0.0500 molL-1 Br-，反应终点c向b方向移动【答案】C【解析】A选取横坐标为50mL的点，此时向50mL 0.05mol/L的Cl-溶液中，加入了50mL 0.1mol/L的AgNO3溶液，所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025mol/L（按照银离子和氯离子1:1沉淀，同时不要忘记溶液体积变为原来2倍），由图示得到此时Cl-约为110-8mol/L（实际稍小），所以KSP(AgCl)约为0.02510-8=2.510-10，所以其数量级为10-10，选项A正确。B由于KSP(AgCl)极小，所以向溶液滴加硝酸银就会有沉淀析出，溶液一直是氯化银的饱和溶液，所以c(Ag+)c(Cl-)KSP(AgCl)，选项B正确。C滴定的过程是用硝酸银滴定氯离子，所以滴定的终点应该由原溶液中氯离子的物质的量决定，将50mL 0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL 0.04mol/L的Cl-溶液，此时溶液中的氯离子的物质的量是原来的0.8倍，所以滴定终点需要加入的硝酸银的量也是原来的0.8倍，因此应该由c点的25mL变为250.8=20mL，而a点对应的是15mL，选项C错误。D卤化银从氟化银到碘化银的溶解度应该逐渐减小，所以KSP(AgCl)应该大于KSP(AgBr)，将50mL 0.05mol/L的Cl-溶液改为50mL 0.05mol/L的Br-溶液，这是将溶液中的氯离子换为等物质的量的溴离子，因为银离子和氯离子或溴离子都是1:1沉淀的，所以滴定终点的横坐标不变，但是因为溴化银更难溶，所以终点时，溴离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小，所以有可能由a点变为b点。选项D正确。2（2017年全国1卷）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AKa2（H2X）的数量级为106 B曲线N表示pH与的变化关系CNaHX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】A、己二酸是二元弱酸，第二步电离小于第一步，即Ka1=Ka2=，所以当pH相等即氢离子浓度相等时，因此曲线N表示pH与的变化关系，则曲线M是己二酸的第二步电离，根据图像取0.6和4.8点， =100.6molL1，c(H)=104.8molL1，代入Ka2得到Ka2=105.4，因此Ka2（H2X）的数量级为10-6，A正确；B.根据以上分析可知曲线N表示pH与的关系，B正确；C. 曲线N是己二酸的第一步电离，根据图像取0.6和5.0点， =100.6molL1，c(H)=105.0molL1，代入Ka1得到Ka2=104.4，因此HX的水解常数是1014/104.4Ka2，所以NaHX溶液显酸性，即c(H)c(OH)，C正确；D.根据图像可知当0时溶液显酸性，因此当混合溶液呈中性时，0，即c(X2-)c(HX-)，D错误；答案选D。3（2017年全国2卷）改变0.1二元弱酸溶液的pH，溶液中的、的物质的量分数随pH的变化如图所示已知。下列叙述错误的是ApH=1.2时， BCpH=2.7时， DpH=4.2时， 【答案】D【解析】A、根据图像，pH=1.2时，H2A和HA-相交，则有c(H2A)=c(HA-)，故A说法正确；B、pH=4.2时，c(A2)=c(HA)，根据第二步电离HAHA2，得出：K2(H2A)=c(H+)c(A2-)/c(HA-)= c(H+)=10-4.2，故B说法正确；C、根据图像，pH=2.7时，H2A和A2-相交，则有c(H2A)=c(A2-)，故C说法正确；D、根据pH=4.2时，c(HA-)=c(A2-)，且物质的量分数约为0.48，而c(H+)=10-4.2，可知c(HA-)=c(A2-)c(H+)，故D说法错误。4（2017年全国3卷）在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是A的数量级为 B除反应为Cu+Cu2+2=2CuClC加入Cu越多，Cu+浓度越高，除效果越好 D2Cu+=Cu2+Cu平衡常数很大，反应趋于完全【答案】C【解析】AKsp(CuCl)=c(Cu+)c(Cl)，在横坐标为1时，纵坐标大于6，所以Ksp(CuCl)的数量级是107，A正确；B除去Cl反应应该是Cu+Cu22Cl2CuCl，B正确；C加入Cu越多，Cu+浓度越高，除Cl效果越好，但同时溶液中，Cu2浓度也增大，会在阴极被还原为Cu，影响炼锌的产率和纯度，故C错误；D在没有Cl存在的情况下，反应2CuCu2Cu趋于完全，D正确，答案选C。5（2016年全国1卷）298 K时，在20.0 mL 0.10molL1氨水中滴入0.10molL1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 molL1 氨水的电离度为1.32%，下列有关叙述正确的是A该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂 BM点对应的盐酸体积为20.0 mLCM点处的溶液中c(NH4)c(Cl)c(H)c(OH) DN点处的溶液中pHbcC当V(NaOH)=20.00mL时，3个体系中均满足：c(Na+)=c(Cl-)D当V(NaOH)相同时，pH突跃最大的体系中的c(H+)最大【答案】D【解析】A、由图可知，c（HCl）分别为1.000mol/L，0.100mol/L和0.01000mol/L，故最大的是最小的100倍，选项A正确；B、加入多于20mL的氢氧化钠溶液时，溶液pH最高的为氢氧化钠浓度最高的图像，即a对应的c（NaOH）最大，以此类推，选项B正确；C、当 V（NaOH）20.00mL时，都恰好完全反应，溶液呈中性c（H+）c（OH-），根据电荷守恒c（H+）c（Na+）c（Cl-）+c（OH-），选项C正确；D、当 V（NaOH）相同时，三者都恰好完全反应，所得混合溶液体系中c（H+）应该是相同的，选项D不正确。答案选D。4常温时，1mol/L的HA和1mol/L的HB两种酸溶液，起始时的体积均为V0，分别向两溶液中加水进行稀释，所得变化关系如图所示（V表示溶液稀释后的体积）。下列说法错误的是AKa( HA)约为10-4B当两溶液均稀释至时，溶液中C中和等体积pH相同的两种酸所用n(NaOH)：HAHBD等体积、等物质的量浓度的NaA和NaB溶液中离子总数前者小于后者【答案】B【解析】A.1mol/L的HA溶液的pH为2，c(A-)c(H)0.01mol/L，c(HA) 1mol/L，则HA的电离常数约为10-4，A正确；B. 由电荷守恒有：c（H+）=c(A-)+c(OH-)，c（H+）=c(B-)+c(OH-)，当两溶液均稀释至时，HB溶液pH=3，HA溶液pH3，则有c(A-)n(HB)，故分别用等浓度的NaOH溶液中和时，消耗的NaOH溶液体积V(HA)V(HB)，C正确；D.等体积、等物质的量浓度的NaA和NaB溶液，Na+数目相同，HB为强酸，盐溶液中B-不发生水解，HA为弱酸，盐溶液中A-发生水解，A-与水电离的H+结合促进水电离出补充OH-，离子总数减少，所以等体积、等物质的量浓度的NaA和NaB溶液中离子总数前者小于后者，D正确。5取三份浓度均为0.1 mol/L，体积均为1 L的醋酸钠溶液中分别加入氯化铵固体、醋酸铵固体、氯化氢气体后所得溶液pH变化曲线如图（溶液体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是A曲线a、b、c分别代表加入醋酸铵、氯化铵、氯化氢B由图可知Ka(CH3COOH)Kb(NH3H2O) 110-7CA点处c(CH3COO-)c(Na+) c(NH4+) c(OH-) c(H+)DC点处c(CH3COO-)c(Cl-)c(OH-)0.1mol/L【答案】B【解析】A. 氯化铵属于强酸弱碱盐，溶液显弱酸性，醋酸铵属于弱酸弱碱盐，且醋酸根与铵根的水解程度相同，溶液显中性，氯化氢属于强酸，溶液显强酸性。所以，向弱碱性的醋酸钠溶液中分别加入氯化铵、醋酸铵和氯化氢时，溶液的pH都减小，若加入三种物质的物质的量相同，pH变化最小的是醋酸铵，最大的是氯化氢，曲线a、b、c分别表示加入醋酸铵、氯化铵和氯化氢，故A正确；B. B点所加氯化铵的物质的量与原有醋酸钠的物质的量相等，溶液显中性，说明醋酸根与铵根的水解程度相等，进而证明醋酸与一水合氨的电离常数相等，即Ka(CH3COOH)Kb(NH3H2O)，但无法说明等于110-7，故B错误；C. A点所加醋酸铵的物质的量与原有醋酸钠的物质的量相等，需考虑醋酸根与铵根的水解，溶液显碱性，因此，溶液中各离子浓度从大到小的顺序正确的是：c(CH3COO-)c(Na+) c(NH4+) c(OH-) c(H+)，故C正确；D. C点所加氯化氢的物质的量与原有醋酸钠的物质的量相等，都是0.10mol，溶液中存在的电荷守恒关系为：c(CH3COO-)c(Cl-)c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，物料守恒关系为：c(CH3COO-)c(CH3COOH)=c(Na+)=c(Cl-)=0.1mol/L，所以c(CH3COO-)c(Cl-)c(OH-)0.1mol/L，故D正确。6羟氨(NH2OH)为一元弱碱(25时，平衡常数Kb=9.010-9)，其电离方程式为：NH2OH+H2ONH3OH+OH-。在25时，用0.10molL-1盐酸滴定20mL0.10molL-1NH2OH溶液，滴定过程中由水电离出来的H+浓度的负对数-1gc水(H+)与盐酸体积(V)的关系如图所示。(已知：lg3=0.5)，下列说法中错误的是Aa点对应溶液的pH=9.5 Bb点对应的溶液中有：c(NH3OH+)=c(Cl-)Cc点溶液中存在离子反应： Dd点溶液中：-lgc水(H+)=13【答案】D【解析】A、未加HCl时溶液为羟胺溶液，电离平衡常数Kb=9.010-9，c(OH-)=310-5，pH=9.5，故A正确；B. b点为NH2OH和NH3OHCl的混合溶液，根据电荷守恒，c(NH3OH+)+ c(H+)=c(Cl-)+ c(OH-)，-1gc水(H+)=7，即c水(H+)=1.010-7=c(H+)，溶液显中性，因此c(H+)= c(OH-)，因此c(NH3OH+)=c(Cl-)，故B正确；C. c 点二者恰好完全反应生成强酸弱碱盐NH3OHCl，存在NH3OH+水解反应，导致溶液呈酸性，故C正确；D. d点溶液中溶质为等物质的量浓度的NH3OHCl、HCl，浓度均为molL-1，溶液中c(H+)molL-1，即c水(H+)molL-1=310-13 molL-1，因此-lgc水(H+)13，故D错误。7向某Na2CO3、 NaHCO3的混合溶液中加入少量的BaCl2，测得溶液中与1gc(Ba2+)的关系如图所示，下列说法不正确的是A该溶液中DECA、B、C三点对应的分散系中，A点的稳定性最差DD点对应的溶液中一定存在2c(Ba2+)+c(Na+)+c(H+)=3c(CO32+)+c(OH)+c(Cl)【答案】B【解析】A.结合Kh(CO32-)= c(HCO3-)c(OH-)/c(CO32-);Kh(HCO3-)= c(H2CO3)c(OH-)/c(HCO3-),混合溶液中两表达式c(OH-)相同，由于Kh(CO32-)Kh(HCO3-) ,故，故A正确；B.根据Ka2=c(CO32-)c(H+)/c(HCO3-), 的数值越大，c(H+)的浓度越小，酸性越弱，pH越大,因此正确的顺序为：BDc b a B常温下,R-的水解平衡常数数量级为10 -9Ca点和b点溶液中，水的电离程度相等 Dd点的溶液中,微粒浓度关系：c(R-)+2c(HR)=c(NH3H2O)【答案】B【解析】A.根据图分析可知，b点导电能力最强，故b点溶液中的离子浓度最大，故A错误；B.根据起点PH=3，Ka=c(H+)c(R-)/c(HR)=(10-3)2/0.1=10-5，代入Kh=Kw/Ka=10-14/10-5=10 -9，故B正确；C. a点是酸过量，抑制水的电离，b点恰好中和，水解促进水的电离，故C错误；D. d点是NH4R和NH3H2O的混合物，它们物质的量浓度相等，故物料守恒：2c(R-)+2c(HR)=c(NH3H2O)+c(NH4+)，电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)= c(R-)+c(OH-)，两式相加可得，2c(HR)+ c(H+)+ c(R-)= c(NH3H2O)+ c(OH-)，故D错误。925时，Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中，金属阳离子的物质的量浓度的负对数lg c(M2)与溶液pH的变化关系如图所示，已知该温度下KspCu(OH)2KspFe(OH)2。下列说法不正确的是（ ）AKspCu(OH)2的数量级为1020B当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时，溶液中c(Fe2)c(Cu2)104.61C除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2，可加入适量CuOD向Z点对应的饱和溶液中加入少量NaOH固体，可转化为Y点对应的溶液【答案】C【解析】A项、曲线a表示Cu(OH)2的饱和溶液中金属阳离子的物质的量浓度的负对数与溶液pH的变化关系，由图可知，当pH=10时，lg c(M2)=11.7，则KspCu(OH)2= c(Cu2) c2(OH)= 1011.7（104）2=1019.7，故A正确；B项、当Fe(