高考化学一轮复习讲义 大单元四　第十一章　第48讲　溶液中的反应变化与规律综合分析

第48讲溶液中的反应变化与规律综合分析[复习目标]1.熟悉电解质溶液中反应变化与规律选择题的考查特点。2.能利用平衡观和粒子观综合分析溶液中不同阶段的反应规律和微粒浓度变化。纵观近年高考真题，溶液中反应变化与规律的考查主要以选择题的形式呈现，侧重考查：三大守恒(电荷守恒、元素守恒、质子守恒)；结合平衡常数，判断溶液中的粒子浓度关系、反应进行的方向；离子反应方程式的正误等。1.“三大”平衡的比较平衡类型电离平衡CH3COOH⥬CH3COO-+H+水解平衡CH3COO-+H2O⥬CH3COOH+OH-沉淀溶解平衡AgCl(s)⥬Ag++Cl-研究对象弱电解质溶液能水解的盐溶液难溶电解质影响因素升温促进电离Ka增大促进水解Kh增大若难溶物的溶解度与温度成正比，促进溶解；反之，则抑制溶解若难溶物的溶解度与温度成正比，Ksp增大；反之，则Ksp减小加水促进电离Ka不变促进水解Kh不变促进溶解Ksp不变加入相应离子(或物质)加入CH3COONa或HCl，抑制电离Ka不变加入CH3COOH或NaOH，抑制水解Kh不变加入AgNO3或NaCl，抑制溶解Ksp不变加入反应离子(或物质)加入OH-，促进电离Ka不变加入H+，促进水解Kh不变加入氨水，促进溶解Ksp不变2.再现“三个守恒式”(以Na2CO3溶液为例)(1)电荷守恒式(2)元素守恒式(3)质子守恒式(可由前两式推出)c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH3.几种重要常数之间的关系(1)水解常数与电离常数①电离常数：HA⥬H++A-Ka=c水解常数：A-+H2O⥬HA+OH-Kh=c(HA)·c②一级电离常数：H2A⥬H++HA-Ka1=c水解常数：HA-+H2O⥬H2A+OH-Kh=c(H二级电离常数：HA-⥬H++A2-Ka2=c水解常数：A2-+H2O⥬HA-+OH-Kh=c(HA(2)水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系常温下推导Cu2+的水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系。答案Cu2++2H2O⥬Cu(OH)2+2H+Kh=c2(H+)(3)平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系(2024·南师附中一模)将1.8molPbSO4加到1L含有0.12mol·L-1H2C2O4的废水中。发生的离子反应为PbSO4(s)+H2C2O4(aq)⥬PbC2O4(s)+2H+(aq)+SO42-(aq)，该反应的平衡常数的值K=已知：25℃时，部分物质的相关信息如表所示：Ksp(PbSO4)Ksp(PbC2O4)Ka1(H2C2O4)Ka2(H2C2O4)2.0×10-85.0×10-106.0×10-26.25×10-5答案1.5×10-4解析平衡常数K=c2(=Ka1(H2C2O一、流程转化各操作单元中物质变化与粒子浓度关系分析1.(2023·江苏，12)室温下，用含少量Mg2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过程如图所示。已知Ksp(MgF2)=5.2×10-11，Ka(HF)=6.3×10-4。下列说法正确的是()A.0.1mol·L-1NaF溶液中：c(F-)=c(Na+)+c(H+)B.“除镁”得到的上层清液中：c(Mg2+)=KC.0.1mol·L-1NaHCO3溶液中：c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)-c(D.“沉锰”后的滤液中：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c答案C解析0.1mol·L-1NaF溶液中存在电荷守恒：c(OH-)+c(F-)=c(Na+)+c(H+)，A错误；“除镁”得到的上层清液中为MgF2的饱和溶液，有Ksp(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-)，故c(Mg2+)=Ksp(MgF2)c2(F-)，B错误；0.1mol·L-1NaHCO3溶液中存在质子守恒：c(CO32-)+c(OH-)=c(H+)+c(H2CO3)，故c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)-c(2.(2022·江苏，12)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1mol·L-1KOH溶液吸收CO2，若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略，溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10A.KOH吸收CO2所得到的溶液中：c(H2CO3)>c(HCOB.KOH完全转化为K2CO3时，溶液中：c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+c(H2C.KOH溶液吸收CO2，c总=0.1mol·L-1溶液中：c(H2CO3)>c(COD.如图所示的“吸收”“转化”过程中，溶液的温度下降答案C解析KOH吸收CO2所得到的溶液，若为K2CO3溶液，则CO32-主要发生第一步水解，溶液中：c(H2CO3)<c(HCO3-)，若为KHCO3溶液，则HCO3-发生水解的程度很小，溶液中：c(H2CO3)<c(HCO3-)，A不正确；KOH完全转化为K2CO3时，依据电荷守恒，溶液中：c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)，依据元素守恒，溶液中：c(K+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]，则c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)，B不正确；KOH溶液吸收CO2，c(KOH)=0.1mol·L-1，c总=0.1mol·L-1，则溶液为KHCO3溶液，Kh(HCO3-)=KwKa1=1×10-144.4×10-7≈2.3×10-8>Ka2=4.4×10-11，表明HCO3-以水解为主，所以溶液中：c(H2CO3)>c(CO32-)，C正确；如图所示的“吸收”“转化3.(2024·淮安联考)草酸亚铁(FeC2O4)是生产磷酸铁锂电池的原料，实验室可通过如下反应制取：已知室温时：Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4、Ksp(FeC2O4)=2.1×10-7。下列说法正确的是()A.室温下，向Na2C2O4溶液中加酸调节pH=2时溶液中存在：c(C2O42-)>c(H2C2OB.“酸化溶解”后的溶液中存在：2c(Fe2+)+c(NH4+)=2c(SO42-)C.室温时，反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4↓+2H+的平衡常数K=40D.室温时，“沉铁”后的上层清液中：c(Fe2+)·c(C2O42-)>2.1×答案C解析Ka1·Ka2=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)×c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-)=c(C2O42-)×c2(H+)c(H2C2O4)，则c(C2O42-)×(1×10-2)2c(H2C2O4)=8.4×10-6，则c(C2O42-)c(H2C2O4)=8.4×10-2，则c(C2O42-)<c(H2C2O4)，故A错误；“酸化溶解”后的溶液中存在电荷守恒：2c(Fe2+)+c(NH4二、实验过程中各阶段物质变化与粒子浓度关系分析4.(2024·江苏，12)室温下，通过下列实验探究SO2的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2，Ka2(H2SO3)=6.2×10-8。实验1：将SO2气体通入水中，测得溶液pH=3。实验2：将SO2气体通入0.1mol·L-1NaOH溶液中，当溶液pH=4时停止通气。实验3：将SO2气体通入0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液中，当溶液恰好褪色时停止通气。下列说法正确的是()A.实验1所得溶液中：c(HSO3-)+c(SO32-)B.实验2所得溶液中：c(SO32-)>cC.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体D.实验3所得溶液中：c(SO42-)>c(答案D解析实验1得到H2SO3溶液，其电荷守恒关系式为c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-)=c(H+)，则c(HSO3-)+c(SO32-)<c(H+)，A错误；实验2溶液pH为4，依据Ka2=c(H+)·c(SO32-)c(HSO3-)，则6.2×10-8=10-4·c(SO32-)c(HSO3-)，则c(SO32-)<c(5.(2021·江苏，13)室温下，用0.5mol·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末，一段时间后过滤，向滤渣中加稀醋酸，产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5，Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是()A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在：c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+c(H2COB.反应CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-正向进行，需满足c(SC.过滤后所得清液中一定存在：c(Ca2+)=Ksp(CaCO3)c(COD.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O答案C解析0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在质子守恒：c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)，A错误；该反应的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=c(SO42-)·c(Ca2+)c(CO32-)·c(Ca2+)=Ksp(CaS6.(2025·扬州高三上学期期中)室温下，通过下列实验探究NaHCO3与Na2CO3的性质。已知：H2CO3的Ka1=4.4×10-4，Ka2=4.4×10-11。实验1：测得0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH为8。实验2：向10mL0.1mol·L-1Na2CO3溶液中持续通入CO2，并测定所得溶液的pH。实验3：向0.1mol·L-1NiSO4溶液中逐滴加入0.1mol·L-1NaHCO3溶液，产生NiCO3沉淀，同时放出气体。下列有关说法不正确的是()A.0.1mol·L-1NaHCO3溶液中：c(H2CO3)>c(CO3B.实验2中pH为9时所得溶液中：c(CO32-)>c(HCC.实验2中pH为7时所得溶液中：c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CD.实验3中发生反应的离子方程式为Ni2++2HCO3-=NiCO3↓+CO2↑+H答案B解析A项，溶液pH=8，显碱性，说明HCO3-的水解程度大于电离程度，正确；B项，Ka2(H2CO3)=c(H+)·c(CO32-)c(HCO3-)=4.4×10-11，当pH=9时，c(CO32-)c(HCO3-)=4.4×10-11c(H+)=4.4×10-1110-9=4.4×10-2，即c(HCO3-)>c(CO32-)，错误；C项，pH=7时，c(H+)=c(OH-)，由电荷守恒：c(课时精练[分值：50分](1~10题，每小题5分)1.(2025·南京二模)利用电石渣[主要成分为Ca(OH)2]和NH4Cl溶液吸收CO2并制备碳酸钙的工艺流程如下：已知：常温下Ksp[Ca(OH)2]=4.7×10-6。下列说法正确的是()A.0.1mol·L-1NH4Cl溶液中：c(H+)=c(OH-)+c(NH4B.“滤液”中水的电离程度比NH4Cl溶液中的小C.若“滤液”pH=12，则c(Ca2+)>4.7×10-2mol·L-1D.“矿化”过程发生的反应为Ca2++CO2+2OH-=CaCO3↓+H2O答案B解析在0.1mol·L-1NH4Cl溶液中，根据质子守恒，可得c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)，由于c(NH4+)>c(NH3·H2O)，则c(H+)<c(OH-)+c(NH4+)，A错误；由分析知，“滤液”中的溶质主要为CaCl2和NH3·H2O，未析出Ca(OH)2沉淀，故“滤液”中c(Ca2+)<Ksp[Ca(OH)2]c2(OH-)=4.7×10-6c2(OH-)mol·L-1，若“滤液”pH=12，则c(OH-)=10-2mol·L-1，则c(Ca2+)<4.7×10-2mol·L-1，C错误；由C项知，加入CO2“2.(2025·南京中华中学二模)室温下，用含有少量Mn2+的硫酸锌溶液制备ZnCO3的过程如下，已知：Ksp(ZnCO3)=1.2×10-10，Ksp[Zn(OH)2]=6.0×10-17，下列说法正确的是()A.“除锰”加入的NaClO溶液中：c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)+c(HClO)B.“沉锌”的主要离子反应为Zn2++2HCO3-=ZnCO3↓+H2O+COC.“过滤”所得滤液中：c2(OH-D.“过滤”所得滤液中：c(NH4+)+c(NH3·H2O)>c(HCO3-)+c(H2CO3)+c答案D解析次氯酸钠是强碱弱酸盐，ClO-水解使溶液呈碱性，c(OH-)>c(HClO)，溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(ClO-)+c(OH-)，则c(Na+)+c(H+)>c(ClO-)+c(HClO)，故A错误；“沉锌”时发生反应的离子方程式为Zn2++HCO3-+NH3·H2O=ZnCO3↓+NH4++H2O，故B错误；“过滤”所得滤液是碳酸锌的饱和溶液，是氢氧化锌的不饱和溶液，则溶液中c2(OH-)c(CO32-)=c2(OH-)·c(Zn2+)c(CO32-)·c(Zn2+)<Ksp[Zn(OH)2]Ksp(ZnCO3)=6.0×10-171.2×10-10=5.0×10-7，故C错误；碳酸氢铵溶液中存在元素守恒：c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+3.(2025·海安高级中学期中)室温下，用0.100mol·L-1Na2SO3溶液吸收SO2的过程如图所示。已知：Ka1(H2SO3)=1.54×10-2，Ka2(H2SO3)=1.02×10-7，下列说法正确的是()A.0.100mol·L-1Na2SO3溶液中：c(H+)+c(SO32-)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)=cB.充分吸收烟气后的溶液中：c(Na+)<2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(HC.Na2SO3完全转化为NaHSO3时：c(SO32-)<c(H2SOD.“氧化”时通入过量O2并灼烧制得石膏(CaSO4·2H2O)答案B解析Na2SO3溶液吸收烟气后得到Na2SO3和NaHSO3的混合溶液，然后加入碳酸钙得到亚硫酸钙沉淀，过滤分离，最后经氧气氧化为石膏，据此回答。A项，Na2SO3溶液中存在质子守恒：c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)=c(OH-)，错误；B项，未吸收烟气时，Na2SO3溶液中存在元素守恒：c(Na+)=2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3)，吸收SO2后，硫元素含量增加，c(Na+)<2c(SO32-)+2c(HSO3-)+2c(H2SO3)，正确；C项，NaHSO3溶液中存在HSO3-的电离平衡和水解平衡，Ka2(H2SO3)=1.02×10-7，Kh2=KwKa1=10-141.54×10-2≈6.5×10-13，说明HSO3-的电离程度大于水解程度，所以c(SO32-)>c4.(2025·镇江开学考)室温下通过下列实验探究H2C2O4的性质。已知Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2，Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4。实验1：配制25mL0.1mol·L-1的H2C2O4溶液，测得溶液pH=1.3。实验2：取等体积的0.1mol·L-1NaOH溶液与实验1所配溶液混合(忽略体积变化)，溶液pH=2.8。实验3：向实验2中溶液滴入过量Ba(OH)2溶液，出现白色沉淀。下列说法不正确的是()A.实验1所得溶液中：c(OH-)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)<cB.实验2所得溶液中：c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O4C.实验3中反应的离子方程式为Ba2++OH-+HC2O4-=BaC2O4↓+HD.实验3反应后的上层清液中：c(Ba2+)·c(C2O42-)>Ksp(BaC2O答案D解析A项，实验1所得溶液中存在电荷守恒：c(OH-)+2c(C2O42-)+c(HC2O4-)=c(H+)，则c(OH-)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)<c(H+)，正确；B项，实验2所得溶液中溶质为NaHC2O4，根据元素守恒：c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.05mol·L-1，正确；C项，实验3中氢氧化钡与NaHC2O4反应生成草酸钡沉淀和水，反应的离子方程式为Ba2++OH-+HC2O4-=BaC2O4↓+H2O，正确；D项，实验3反应后的上层清液为BaC2O4的饱和溶液，则c(Ba2+)·c(5.(2025·无锡期末)氢硫酸(H2S)是二元弱酸。室温下，某小组做如下两组实验：实验1：向20mL0.1mol·L-1NaHS溶液中滴加10mL0.1mol·L-1NaOH溶液。实验2：向20mL0.1mol·L-1NaHS溶液中滴加30mL0.1mol·L-1CuSO4溶液。已知：H2S的电离常数Ka1=1.1×10-7，Ka2=4.7×10-11，Ksp(CuS)=6.3×10-38，下列说法正确的是()A.NaHS溶液中：c(OH-)·c(H2S)>c(HS-)B.实验1所得溶液中：c(Na+)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)C.实验2发生反应的离子方程式为S2-+Cu2+=CuS↓D.实验2所得溶液中：c(S2-)=3.15×10-36mol·L-1答案D解析A项，根据HS-+H2O⥬H2S+OH-，HS-的水解常数Kh2=c(H2S)·c(OH-)c(HS-)=c(H2S)·c(OH-)·c(H+)c(HS-)·c(H+)=KwKa1=1.0×10-141.1×10-7<1，故c(OH-)·c(H2S)<c(HS-)，错误；B项，NaHS溶液中存在元素守恒：c(Na+)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)，由于加入了NaOH溶液，故c(Na+)>c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)，错误；C项，向NaHS溶液中加入硫酸铜发生反应：HS-+Cu2+=CuS↓+H+，硫氢根离子不能拆开，错误；D项，实验2中，剩余Cu2+浓度为30×0.1-206.(2025·如皋中学高三上学期调研)室温下，用含少量Ca2+的FeSO4溶液制备软磁性材料α⁃Fe2O3的过程如图所示。下列说法错误的是()已知：Ksp(CaF2)=5.3×l0-9，Ka(HF)=6.3×10-4，Kb(NH3·H2O)=1×10-5。A.0.1mol·L-lNH4F溶液中：c(NH4+)<c(FB.0.1mol·L-lNH4F溶液中：c(F-)<c(NH4+)+c(NH3·H2C.“除钙”得到的上层清液中：c(Ca2+)=KD.0.1mol·L-l氨水和0.1mol·L-lNH4HCO3溶液等体积混合：2c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH答案C解析A项，由电离平衡常数可知NH3·H2O的电离程度小于HF的电离程度，根据越弱越水解可知NH4+的水解程度大于F-，则NH4F溶液中c(NH4+)<c(F-)，正确；B项，根据元素守恒：c(F-)+c(HF)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)，则c(F-)<c(NH4+)+c(NH3·H2O)，正确；C项，“除钙”得到的上层清液为CaF2的饱和溶液，c(Ca2+)=Ksp(CaF2)c2(F-)，错误；D项，0.1mol·L-l氨水和0.1mol·L-lNH4HCO3溶液等体积混合两者恰好完全反应生成(NH4)2CO3，根据质子守恒：2c(H2CO3)+c(HCO3-)+7.(2025·南京、盐城一模)室温下，通过下列实验探究NaHSO3溶液的性质实验实验操作和现象1用pH试纸测定0.1mol·L-1NaHSO3溶液的pH，测得pH约为52向0.1mol·L-1NaHSO3溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去3将浓度均为0.01mol·L-1的NaHSO3和Ba(OH)2溶液等体积混合，产生白色沉淀4向0.1mol·L-1NaHSO3溶液中滴加稀盐酸，有刺激性气味气体产生下列有关说法正确的是()A.0.1mol·L-1NaHSO3溶液中存在c(H+)=c(OH-)+c(SO32-)-c(H2SOB.实验2说明NaHSO3溶液具有漂白性C.依据实验3的现象，不能得出Ksp(BaSO3)<2.5×10-5的结论D.实验4中生成的刺激性气味的气体可能为Cl2答案A解析0.1mol·L-1NaHSO3溶液中，存在元素守恒：c(Na+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3)，电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-)，联立两式可得c(H+)=c(OH-)+c(SO32-)-c(H2SO3)，A正确；实验2中，NaHSO3溶液具有还原性，能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应而使其褪色，B不正确；实验3溶液等体积混合后，可以看作c(HSO3-)=0.005mol·L-1，c(Ba2+)=0.005mol·L-1，c(OH-)=0.01mol·L-1，HSO3-与OH-反应生成SO32-，c(SO32-)=0.005mol·L-1=c(Ba2+)，此时有沉淀产生，故可以得出Ksp(BaSO3)<0.005×0.005=2.5×10-5，C不正确；实验4中，向0.1mol·L-1NaHSO8.(2025·无锡期中)室温下，通过下列实验探究NaHC2O4溶液的性质。实验1：测得10mL0.1mol·L-1NaHC2O4溶液的pH<7。实验2：向0.1mol·L-1NaHC2O4溶液中通入一定量NH3，测得溶液pH=7。实验3：向10mL0.1mol·L-1NaHC2O4溶液中加入等体积0.1mol·L-1HCl溶液，无明显现象。下列说法正确的是()A.实验1中：c(H2C2O4)>c(C2O4B.根据实验1推测：Ka1(H2C2O4)·Ka2(H2C2O4)<KwC.实验2所得溶液中：c(NH4+)+c(H2C2O4)=c(C2D.实验3所得溶液中：c(H2C2O4)=c(Cl-)答案C解析A项，0.1mol·L-1NaHC2O4溶液的pH<7，说明HC2O4-的电离程度大于其水解程度，则c(H2C2O4)<c(C2O42-)，错误；B项，结合A分析可知，Ka2>Kh2，Kh2=KwKa1，Ka1·Kh2=Kw，则Ka1(H2C2O4)·Ka2(H2C2O4)>Kw，错误；C项，实验2所得溶液中，存在电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-)，元素守恒：c(HC2O4-)+c(H2C2O4)+c(C2O42-)=c(Na+)，再结合溶液pH=7即c(H+)=c(OH-)，联立得c(NH4+)+c(H2C2O4)=c(C2O42-)，正确；D项，实验3混合后为等浓度的H2C2O4和NaCl混合溶液，结合元素守恒可知，c(HC2O4-)+9.(2024·泰州模拟)利用氨石灰水法吸收燃煤烟气中SO2的过程如图所示。室温下，用1.0mol·L-1氨水溶液吸收SO2，通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略，溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)。已知NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5；H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8A.“吸收”后c总=0.5mol·L-1的溶液中：c(NH4+)>c(SO32-)>c(H+)