高考化学一轮复习 讲义 第十二章　第49讲　溶液中三大守恒　水解常数及应用（基础版）

第49讲溶液中三大守恒水解常数及应用[复习目标]1.掌握溶液中的守恒关系，并能用其判断盐溶液中粒子浓度的关系。2.了解水解常数(Kh)的含义，并能与弱电解质的电离常数进行相互计算。考点一溶液中“三大守恒”关系及应用1.电荷守恒电解质溶液呈电中性，即阴离子所带的电荷总数一定等于阳离子所带的电荷总数。如Na2S溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-)。2.元素守恒在电解质溶液中，由于某些离子发生水解或电离，离子的存在形式发生了变化，离子所含的某种元素在变化前后是守恒的。如常温下，在1mol·L-1Na2S溶液中：c(Na+)=2[c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)]=2mol·L-1。3.质子守恒电解质溶液中，由于电离、水解等过程的发生，往往存在质子(H+)的转移，转移过程中质子数量保持不变，称为质子守恒。质子守恒的书写方法：(1)方法一：分析质子转移情况(适合单一盐溶液)。如Na2S水溶液中的质子转移情况图示如下：由图可得Na2S水溶液中质子守恒：c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。(2)方法二：通过元素守恒与电荷守恒推出质子守恒。如Na2S溶液：元素守恒：c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)](ⅰ)电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)(ⅱ)将(ⅰ)式代入(ⅱ)式化简得c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)，与方法一结果相同。一、单一溶液的守恒关系1.25℃时，写出下列几种溶液中的守恒关系(1)0.1mol·L-1CH3COONa溶液①元素守恒：。

②电荷守恒：。

③质子守恒：。

答案①c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)②c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)③c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)(2)0.1mol·L-1Na2CO3溶液①元素守恒：。

②电荷守恒：。

③质子守恒：。

答案①c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H②c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(C③c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO3(3)0.1mol·L-1NaHCO3溶液①元素守恒：。

②电荷守恒：。

③质子守恒：。

答案①c(Na+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)②c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)③c(OH-)+c(二、混合溶液的守恒关系2.25℃时，写出下列几种溶液中的守恒关系(1)浓度均为0.1mol·L-1的NH3·H2O和NH4Cl溶液等体积混合①电荷守恒：。

②元素守恒：。

答案①c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH②2c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H(2)0.1mol·L-1盐酸与0.1mol·L-1CH3COONa溶液等体积混合①电荷守恒：。

②元素守恒：。

答案①c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-)②c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Cl-)(3)浓度均为0.1mol·L-1的NaHCO3和Na2CO3溶液等体积混合①电荷守恒：。

②元素守恒：。

答案①c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(HC②2c(Na+)=3c(CO32-)+3c(HCO3-)+3c(H考点二水解常数及应用1.水解常数的概念(1)含义：盐类水解的平衡常数，称为水解常数，用Kh表示。(2)表达式①对于A-+H2O⥬HA+OH-，Kh=；

②对于B++H2O⥬BOH+H+，Kh=。

(3)意义和影响因素①Kh越大，表示相应盐的水解程度；

②Kh只受温度的影响，升高温度，Kh。

答案(2)①c②c(3)①越大②增大2.水解常数(Kh)与电离常数的定量关系(以CH3COONa溶液为例)CH3COONa溶液中存在如下水解平衡：CH3COO-+H2O⥬CH3COOH+OH-Kh=c=c=c(OH因而Ka、Kh与Kw的定量关系：Ka·Kh=Kw一、判断酸式盐溶液的酸碱性及粒子浓度大小1.已知常温下，H2CO3的电离常数Ka1=4.2×10-7，Ka2=5.6×10-11。(1)通过计算判断0.1mol·L-1的NaHCO3溶液呈酸性还是碱性？(写出计算过程)答案HCO3-发生水解反应：HCO3-+H2O⥬H2CO3+OH-，水解常数Kh(HCO3-)=KwKa1=10-144.2×10-7≈2.38×10-8；HCO3-的电离常数Ka2=5.6(2)NaHCO3溶液中，c(Na+)、c(HCO3-)、c(CO32-)、c(H2CO3)答案c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(C多元弱酸酸式盐溶液比较粒子浓度大小时，要分析酸式酸根离子电离与水解程度的相对大小。如：2.常温下磷酸的三级电离常数分别是Ka1=7.1×10-3，Ka2=6.2×10-8，Ka3=4.5×10-13，解答下列问题：(1)常温下同浓度①Na3PO4、②Na2HPO4、③NaH2PO4的pH由小到大的顺序是(填序号)。

(2)常温下，NaH2PO4的水溶液pH(填“>”“<”或“=”)7。

(3)常温下，Na2HPO4的水溶液呈(填“酸”“碱”或“中”)性，用Ka与Kh的相对大小说明判断理由：

。

答案(1)③<②<①(2)<(3)碱Na2HPO4的水解常数Kh=c(H2PO4-)·c(OH-)c(HPO42-)=KwK解析(2)NaH2PO4的水解常数Kh=c(H3PO4)·c(OH-)c(H2PO4-)=二、判断缓冲溶液的酸碱性及粒子浓度大小3.已知：常温下，CN-的水解常数Kh=1.6×10-5。该温度下，将浓度均为0.1mol·L-1的HCN溶液和NaCN溶液等体积混合，则混合溶液中微粒浓度大小关系为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。4.常温下，CH3COOH的Ka=1.75×10-5。等浓度等体积的CH3COOH与CH3COONa的混合溶液显酸(填“酸”“碱”或“中”)性。混合溶液中，c(Na+)、c(CH3COOH)、c(CH3COO-)、c(H+)四种微粒浓度大小关系是c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)。5.[2023·山东，17(1)]含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡：B(OH)3+H2O⥬H++B(OH)4-(常温下，K=10-9.24)；B(OH)3与NaOH溶液反应可制备硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]。常温下，在0.10mol·L-1硼砂溶液中，B4O5(OH)42-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和答案[B4O5(OH)4]2-+5H2O⥬2B(OH)3+2[B(OH缓冲溶液(1)概念：缓冲溶液是一种能抵抗少量强酸、强碱和较多水的稀释而保持体系的pH基本不变的体系。(2)构成：缓冲溶液一般是由弱酸和弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成，如HAc和NaAc、NH3·H2O和NH4Cl、HCN和NaCN、NaH2PO4和Na2HPO4都可以配成能保持不同pH的缓冲溶液。(3)以弱酸和弱酸盐为例，当加入强酸时，弱酸根与H+转化为弱酸，H+的浓度变化不大；当加入强碱时，弱酸与OH-反应生成弱酸盐，使OH-浓度变化也不大。由于弱酸的电离程度和弱酸盐的水解程度都很小，故缓冲溶液的pH变化是很小的。课时精练[分值：50分](1~10题，每小题4分，11~12题，每小题5分)1.(教材选编)强碱MOH的溶液和等体积、等物质的量浓度的弱酸HA的溶液混合后，溶液中有关离子浓度的大小关系是()A.c(M+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)B.c(M+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)C.c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)D.c(M+)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)答案C解析等浓度、等体积的强碱MOH的溶液和弱酸HA的溶液恰好完全反应生成强碱弱酸盐MA，A-水解导致溶液呈碱性，则c(OH-)>c(H+)，根据电荷守恒得c(M+)>c(A-)，A-水解程度较小，则c(A-)>c(OH-)，所以存在c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。2.硫酸铵溶液中粒子浓度关系不正确的是()A.c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>B.c(NH4+)=2c(SC.c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(SD.c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S答案B解析硫酸铵溶液中因存在：NH4++H2O⥬NH3·H2O+H+，使溶液呈酸性，又因NH4+水解程度很小，所以1<c(NH4+)c(SO42-)<2，B错误；溶液中各离子浓度从大到小的顺序为c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)，A正确；由元素守恒关系可得c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(SO42-)，C正确；由溶液中电荷守恒可知，c(N3.(2022·浙江6月选考，17)25℃时，苯酚(C6H5OH)的Ka=1.0×10-10，下列说法正确的是()A.相同温度下，等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中，c(C6H5O-)>c(CH3COO-)B.将浓度均为0.10mol·L-1的C6H5ONa和NaOH溶液加热，两种溶液的pH均变大C.25℃时，C6H5OH溶液与NaOH溶液混合，测得pH=10.00，则此时溶液中c(C6H5O-)=c(C6H5OH)D.25℃时，0.10mol·L-1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体，水的电离程度变小答案C解析醋酸的酸性大于苯酚，则醋酸根离子的水解程度较小，则相同温度下，等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中，c(C6H5O-)<c(CH3COO-)，A错误；加热氢氧化钠溶液促进水的电离，pH变小，B错误；当pH=10.00时，c(H+)=1.0×10-10mol·L-1，Ka=c(H+)·c(C6H5O-)c(C6H5OH)=1.0×10-10×c(C6H5O-)c(C6H5OH)=1.04.常温下，下列溶液中的粒子浓度关系正确的是()A.NaH2PO4溶液中：c(H+)+c(H3PO4)=c(OH-)+c(PO43-)+c(HPB.pH=7的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中：c(Na+)=c(CH3COO-)C.NH4Cl溶液中：c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(HD.等物质的量浓度的Na2S和NaHS混合溶液中：c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)答案B解析溶液中存在质子守恒：c(H+)+c(H3PO4)=c(OH-)+2c(PO43-)+c(HPO42-)，故A错误；常温下，pH=7的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中，c(H+)=c(OH-)，电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)，则c(Na+)=c(CH3COO-)，故B正确；NH4Cl为强酸弱碱盐，溶液显酸性，c(OH-)<c(H+)，故C错误；等物质的量浓度的Na2S和NaHS混合溶液中，2c(Na+)=3[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S5.用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液，已知其中c(CH3COO-)>c(Na+)，下列对该溶液的判断正确的是()A.c(H+)>c(OH-)B.c(CH3COO-)=0.1mol·L-1C.c(CH3COOH)>c(CH3COO-)D.c(CH3COO-)+c(OH-)=0.1mol·L-1答案A解析溶液中存在电荷守恒：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，因c(CH3COO-)>c(Na+)，则c(H+)>c(OH-)；存在元素守恒：c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2mol·L-1，因c(CH3COO-)>c(Na+)=0.1mol·L-1，则c(CH3COO-)>c(CH3COOH)。6.25℃时，二元弱酸H2A的Ka1=5.6×10-2，Ka2=1.5×10-4，下列说法正确的是()A.NaHA溶液中c(A2-)<c(H2A)B.将等浓度的H2A溶液和硫酸溶液稀释10倍，前者pH较小C.H2A+A2-⥬2HA-的化学平衡常数K=KD.向0.1mol·L-1H2A溶液中滴加NaOH溶液至中性时，c(HA-)>c(A2-)答案C解析Kh(HA-)=KwKa1=1×10-145.6×10-2<Ka2，即说明HA-的电离程度大于其水解程度，故NaHA溶液中c(A2-)>c(H2A)，A错误；H2A为二元弱酸，将等浓度的H2A溶液和硫酸溶液稀释10倍后，前者溶液中H+浓度小于后者，即前者pH较大，B错误；H2A+A2-⥬2HA-的化学平衡常数K=c2(HA-)c(H2A)·c(A2-)=c(HA-)·c(H+)c(H2A)c(A2-)·c(H+)c(HA-)=K7.常温下，浓度均为0.1mol·L-1的三种溶液：①NH4HSO4、②(NH4)2CO3、③NH4HCO3A.溶液①：c(NH4+)+c(H+)=c(SO4B.溶液②：c(NH4+)=2c(CO32-)+2c(HCOC.溶液③：c(CO32-)>c(HCO3-)>D.三种溶液中，②中的c(NH4答案D解析溶液①中存在电荷守恒：c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)，A错误；溶液②中存在元素守恒：c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)，B错误；溶液③中HCO3-的水解程度大于电离程度，粒子浓度大小关系：c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)，C错误；同浓度的三种溶液中①NH4HSO4电离的H8.常温下，①2mL0.1mol·L-1盐酸，②2mL0.1mol·L-1醋酸，③2mL0.1mol·L-1氢氧化钠溶液。下列说法不正确的是()A.证明醋酸是弱电解质：向①、②中分别加入等量镁条，开始阶段②中产生气泡慢B.向②中滴加③，溶液pH增大，说明醋酸的电离受到了抑制C.②、③混合后，所得溶液中：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)D.①中c(OH-)等于③中c(H+)答案B解析①、②中溶液浓度相等，向两溶液中分别加入等量的镁条，醋酸反应慢，说明醋酸电离出的氢离子浓度小，进一步说明醋酸部分电离，能证明醋酸是弱电解质，A正确；向②中滴加③，发生酸碱中和反应，溶液pH增大，促进了醋酸的电离，B错误；②、③混合，二者恰好完全反应生成醋酸钠，溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，C正确；①2mL0.1mol·L-1盐酸中，c(H+)=0.1mol·L-1，c(OH-)=10-13mol·L-1；③2mL0.1mol·L-1氢氧化钠溶液中，c(OH-)=0.1mol·L-1，c(H+)=10-13mol·L-1，D正确。9.常温下，Ka(HCOOH)=1.8×10-4，Ka(CH3COOH)=1.75×10-5，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5，下列说法正确的是()A.浓度均为0.1mol·L-1的HCOONa和NH4Cl溶液中阳离子的物质的量浓度之和：前者小于后者B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积、pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点，消耗NaOH溶液的体积相等C.0.2mol·L-1HCOOH与0.1mol·L-1NaOH等体积混合后的溶液中：c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)D.0.2mol·L-1CH3COONa与0.1mol·L-1盐酸等体积混合后的溶液中(pH<7)：c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)答案D解析HCOONa溶液中存在：c(Na+)+c(H+)=c(HCOO-)+c(OH-)，NH4Cl溶液中存在：c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)，两溶液浓度均为0.1mol·L-1，则有c(Na+)=c(Cl-)，只要比较HCOONa溶液中c(H+)与NH4Cl溶液中c(OH-)的大小即可，由电离常数可知，NH4+的水解程度比HCOO-的大，则NH4Cl溶液中c(H+)较HCOONa溶液中c(OH-)大，即NH4Cl溶液中c(OH-)较HCOONa溶液中c(H+)小，所以有c(Na+)+c(H+)>c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)，即阳离子的物质的量浓度之和：前者大于后者，A项错误；CH3COOH的电离平衡常数比HCOOH的小，即CH3COOH的酸性弱，则相同pH的CH3COOH溶液的浓度大于HCOOH溶液的浓度，与NaOH反应时，CH3COOH溶液消耗NaOH溶液的体积较大，B项错误；反应后得到等物质的量的HCOOH与HCOONa混合溶液，溶液呈酸性，由电荷守恒得c(HCOO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，由元素守恒得2c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-)，则c(HCOO-)>c(Na+)>c(HCOOH)，所以c(HCOO-)+c(OH-)>c(HCOOH)+c(H+)，C项错误；反应后得到c(CH3COONa)=c(CH3COOH)=c(NaCl)的混合溶液，由元素守恒得c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Cl-)，因pH<7，则CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度，即c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)，电离和水解均很微弱，故c(H+)小于c(CH10.常温下，将某一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽略体积变化)，两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如表所示。实验编号起始浓度/(mol·L-1)反应后溶液的pHc(HA)c(KOH)①0.10.19②x0.27下列判断不正确的是()A.实验①反应后的溶液中：c(K+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)B.实验①反应后的溶液中：c(OH-)=c(K+)-c(A-)=Kw1C.实验②反应后的溶液中：c(A-)+c(HA)>0.1mol·L-1D.实验②反应后的溶液中：c(K+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)答案B解析实验①二者等浓度等体积混合恰好完全反应生成KA，反应后溶液的pH=9，即溶液呈碱性，说明HA为弱酸，A-水解，A项正确；实验①反应后的溶液中，由电荷守恒c(H+)+c(K+)=c(A-)+c(OH-)知，c(K+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+)，B项错误；因为HA为弱酸，如果与等体积等浓度的KOH溶液混合，溶液呈碱性，若溶液呈中性，则在两溶液体积相等的条件下，原HA溶液的浓度应大于0.2mol·L-1，所以实验②反应后的溶液中，c(A-)+c(HA)>0.1mol·L-1，C项正确；实验②反应后溶液呈中性，根据电荷守恒得c(H+)+c(K+)=c(A-)+c(OH-)，且c(H+)=c(OH-)，则c(K+)=c(A-)，即c(K+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-)，D项正确。11.室温下，有amol·L-1NaX和bmol·L-1NaY两种盐溶液。下列说法正确的是()A.若