1、第4讲 水溶液中的离子平衡一、电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡及影响因素1比较2.溶液稀释后粒子浓度的变化易错警示1易溶于水的电解质不一定是强电解质，如HF、CH3COOH。难溶于水的电解质不一定是弱电解质，如CaCO3、BaSO4。2强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液强。4误认为Ksp越小，物质的溶解能力越弱。只有物质类型相同时(如AB型、AB2型等)，Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力越弱。若物质类型不同如Mg(OH)2和AgCl，Ksp不能直接用于判断物质溶解能力的强弱。5一定温度下，溶解度受溶液中相同离子浓度的影响，而Ksp不受影响。如一定温度下，Mg(OH)2在MgCl2
2、溶液中的溶解度要小于在纯水中的溶解度，而KspMg(OH)2则不变。二、溶液pH值的计算解题思路：酸按酸，碱按碱，即1同性溶液的混合(累积法)(1)两强酸混合c(H)混c1HV1c2HV2V1V2(2)两强碱混合c(OH)混 c1OHV1c2OHV2V1V2，再根据KW计算c(H)，最后计算出pH。2异性溶液的混合(抵消法)(1)若酸过量，则c(H)过c1HV1c2OHV2V1V2(2)若碱过量，则c(OH)过c1OHV1c2HV2V1V2，再根据KW计算c(H)，最后计算出pH。3酸碱等体积混合后溶液酸碱性的判断(1)pH之和为14时等体积混合显弱者性。4酸碱中和的体积比计算pHa的强酸与p
3、Hb的强碱完全中和时的体积比为V酸V碱10ab1014 10ab14。5溶液稀释后pH值的判断(25)(1)强酸、强碱每稀释10n倍，pH改变n个单位，但pH(稀)以7为限。(2)弱酸、弱碱和水解的盐溶液每稀释10n倍，pH改变量小于n个单位。特别提醒(1)pH试纸不能用蒸馏水湿润。(2)广泛pH试纸所测pH值只能是整数。(3)要测定溶液pH值的精确值可用pH计(酸度计)或精密pH试纸。易错警示1不能正确判断水电离的H浓度(或OH浓度)。认为25 pH4的溶液中水电离的H浓度一定是1010 molL1。若为酸时，水电离的H浓度为1010molL1；若为盐溶液时(如NH4Cl)，水电离的H浓度为
4、104 molL1。2室温下，pH10和pH12的NaOH溶液等体积混合，混合溶液中c(H)不等于101010122 molL1。正确计算：法一：碱接碱：c(OH)混104102250.5104 molL1c(H)1.010145.0510321012 molL1法二：等体混和后pH大0.3120.3c(H)10pH100.312100.3101221012 molL13已知c(OH)求c(H)或pH值时，不考虑温度，直接用c(H)11014cOH三、比较溶液中离子浓度的方法及规律1基本思路2三个守恒(1)电荷守恒规律如在Na2CO3溶液中存在着Na、CO23、H、OH、HCO3，它们存在如下
5、关系：c(Na)c(H)2c(CO23)c(HCO3)c(OH)。(2)物料守恒规律电解质溶液中，由于某些离子能水解或电离，离子种类增多，但某些关键性的原子总是守恒的。c(Na)2c(CO23)c(HCO3)c(H2CO3)(3)质子守恒规律即H2O电离的氢离子和氢氧根离子浓度相等。在Na2CO3溶液中水电离出OH和H，其中H以H、HCO3、H2CO3三种形式存在于溶液中，则有c(OH)c(H)c(HCO3)2c(H2CO3)特别提醒由上述电荷守恒式减去物料守恒式也可求出质子守恒式。3两种形式(1)等式对于等式通常有两个，即电荷守恒、物料守恒，一些复杂的等式往往是对两个守恒关系式经过变形而得，
6、或代入某些题所给已知条件而得。(2)不等式对于不等式，要具体分析溶液中各种电离方程式、水解方程式、溶液的酸碱性，对于连写的不等式，要注意避免一些明显的错误，只要有一处错误整个式子就错了。4两个注意(1)不同溶液中同一离子浓度的比较要看溶液中其他离子对该离子的影响。(2)混合溶液中各离子浓度的比较要综合考虑电离因素、水解因素等。强弱电解质的比较例1(2011年高考山东理综)常温下，H2SO3的电离常数Ka11.2102，Ka26.3108；H2CO3的电离常数Ka14.5107，Ka24.71011。某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸
7、度计测两溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于_。设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论)。_。仪器自选。供选择的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。解析 要用测pH的方法比较酸性强弱，使用的酸的浓度应相等。该实验中SO2和CO2均饱和，而SO2的溶解度远大于CO2，故c(H2SO3)c(H2CO3)，H2SO3溶液的pH小，不能说明其酸性强。要验证酸性：H2SO3H2CO3，可有多种方案：方案一：配制相
8、同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3(或Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色、且澄清石灰水变浑浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3(或Na2SO3)溶液，品红溶液。品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3。答案 用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等 三种参考方案如下：方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度计(或pH试纸)测两溶液的
9、pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3(或Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色、且澄清石灰水变浑浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3。方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3(或Na2SO3)溶液，品红溶液。品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3。1(2011年高考山东理综)室温下向10 mL pH3的醋酸溶液中加水稀释后，下列说法正确的是()A溶液中导电粒子的数目减少B溶液中cCH3COOcCH3COOHcOH不变C醋酸的电离程度增大，c(H)亦增大D再加入10 mL pH11的N
10、aOH溶液，混合液pH7解析：A项，醋酸加水稀释，促进电离，导电离子的数目增加，故A错误；B项，由于温度不变，电离平衡常数K cCH3COOcHcCH3COOHcCH3COOcCH3COOH KwcOH 不变，由于Kw不变，则题给比值不变，故B正确；C项，醋酸加水稀释，电离程度增大，但c(H)变小，故C错误；D项，加入10 mL pH11的NaOH溶液，醋酸过量，混合后溶液显酸性，故D错误。答案：B水的电离和溶液的酸碱性例2(2011年高考安徽理综)室温下，将1.000 molL1盐酸滴入20.00 mL 1.000 molL1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如右图所示。下列有关说
11、法正确的是()Aa点由水电离出的c(H)1.01014 molL1Bb点：c(NH 4)c(NH3H2O)c(Cl)Cc点：c(Cl)c(NH 4)Dd点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3H2O电离吸热解析 a点时氨水中的H全部来自水的电离，此时pH14，故c(H)1.01014molL1，A错误；b点时溶液显碱性，则氨水过量，c(NH 4)c(NH3H2O)c(Cl)，B错误；c点时pH7，则c(H)c(OH)，根据电荷守恒：c(Cl)c(OH)c(NH 4)c(H)，推出c(Cl)c(NH 4)，C正确；d点后主要存在NH 4 的水解反应，该反应吸热，D错误。答案 C2(2011年衡中一
12、调)常温下，下列叙述不正确的是()ApH3的弱酸溶液与pH11的强碱溶液等体积混合后溶液呈酸性BpH5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，稀释后c(SO24)与c(H)之比约为110C0.1 mol/L的Na2S溶液中粒子浓度关系：c(OH)c(HS)2c(H2S)c(H)D中和10 mL 0.1 moL/L醋酸与100 mL 0.01 mol/L醋酸所需NaOH的物质的量后者多解析：A项，pH3的弱酸溶液与pH11的强碱溶液等体积混合，弱酸浓度大，有大量剩余，反应后溶液显酸性。B项，pH5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，则溶液接近于中性，c(H)约为107 mol/L，c(SO24)105/(2
13、500)108 mol/L，则c(SO24)c(H)110。C项，Na2S溶液中水电离的H与OH浓度相等，依据质子守恒：c(OH)c(HS)2c(H2S)c(H)。D项，两份醋酸的物质的量相同，则所需NaOH的物质的量相同，错误。答案：D考查盐类水解和离子浓度大小的比较例3(2011年高考江苏化学)(双选)下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是()A在0.1 molL1NaHCO3溶液中：c(Na)c(HCO3)c(CO23)c(H2CO3)B在0.1 molL1Na2CO3溶液中：c(OH)c(H)c(HCO3)2c(H2CO3)C向0.2 molL1 NaHCO3溶液中加入等体
14、积0.1 molL1NaOH溶液：c(CO23)c(HCO3)c(OH)c(H)D常温下，CH3COONa和CH3COOH混合溶液pH7，c(Na)0.1 molL1：c(Na)c(CH3COO)c(CH3COOH)c(H)c(OH)解析 A项中在NaHCO3溶液中，HCO3 的水解程度大于HCO3 的电离程度，故离子浓度：c(H2CO3)c(CO23)；根据Na2CO3溶液中电荷守恒和物料守恒可知B项正确；C选项中二者恰好反应生成等物质的量的Na2CO3和NaHCO3，由于CO23 的水解程度大于HCO3 的电离程度，因此c(HCO3)c(CO23)，故C错；根据电荷守恒和物料守恒可知D项正
15、确。答案 BD3(2011年高考大纲全国理综)室温时，将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合，下列关于该混合溶液的叙述错误的是()A若pH7，则一定是c1V1c2V2B在任何情况下都是c(Na)c(H)c(CH3COO)c(OH)C当pH7时，若V1V2，则一定是c2c1D若V1V2，c1c2，则c(CH3COO)c(CH3COOH)c(Na)解析：NaOH溶液与CH3COOH溶液混合时发生反应：CH3COOHNaOH=CH3COONaH2O，二者恰好完全反应时，生成CH3COONa，溶液显碱性。A项pH7，可能是二者恰好反应或NaOH溶液过量，则有c
16、1V1c2V2；B项任何情况下溶液都呈电中性，则有c(Na)c(H)c(OH)c(CH3COO)；C项NaOH与CH3COOH恰好完全反应时，溶液呈碱性，若pH7，CH3COOH应稍过量，即n(CH3COOH)n(NaOH)，当V1V2时，则有c2c1；D项当V1V2，c1c2时，NaOH与CH3COOH恰好完全反应生成CH3COONa，CH3COONa部分发生水解生成CH3COOH，根据物料守恒可得：c(Na)c(CH3COO)c(CH3COOH)。答案：A沉淀溶解平衡例4(2010年高考山东理综)某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液p
17、H，金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析，下列判断错误的是()AKspFe(OH)3KspCu(OH)2B加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到 b点Cc、d两点代表的溶液中 c(H)与c(OH)乘积相等DFe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和解析 b、c两点金属阳离子的浓度相等，设都为x，c(OH)c109.6，c(OH)b1012.7，则KspFe(OH)3x(1012.7)3，KspCu(OH)2x(109.6)2，故KspFe(OH)3Ksp，沉淀要析出，故D正确。答案 B运用化学反应原理研究卤族元素性质具有重要意义。(1)下列关于氯水的叙述正确的是_(填
18、写符号)。a氯水中存在两种电离平衡b向氯水中通入SO2，其漂白性增强c向氯水中通入氯气，c(H)/c(ClO)减小d加水稀释氯水，溶液中的所有离子浓度均减小e加水稀释氯水，水的电离平衡向正反应方向移动f向氯水中加少量固体NaOH，可能有c(Na)c(Cl)c(ClO)(2)常温下，已知25 时有关弱酸的电离平衡常数：写出84消毒液露置在空气中发生反应的离子方程式_。(3)电解饱和食盐水可得到溶质为M的碱溶液，常温下将浓度为c1的M溶液与0.1 molL1的一元酸HA等体积混合，所得溶液pH7，则c1_0.1 molL1(选填“”、“”或“”)，溶液中离子浓度的大小关系为_。若将上述“0.1 m
19、olL1的一元酸HA”改为“pH1的一元酸HA”，所得溶液仍为7，则c1_0.1 molL1。(4)牙釉质对牙齿起着保护作用，其主要成分为羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH，研究证实氟磷灰石Ca5(PO4)3F比它更能抵抗酸的浸蚀，故含氟牙膏已使全世界千百万人减少龋齿，请写出羟基磷灰石的浓度积常数表达式Ksp_，氟离子与之反应转化的离子方程式为_。解析：(1)氯水中存在次氯酸的电离和水的电离两种平衡；向氯水中通入SO2，二者反应生成硫酸和盐酸，其漂白性减弱；当氯水饱和时再通氯气，c(H)/c(ClO)不变，若氯水不饱和再通氯气酸性增强会抑制次氯酸的电离，故比值增大；加水稀释氯水，溶液中的OH浓度
20、增大；加水稀释氯水，酸性减弱，对水的电离抑制作用减弱，故水的电离平衡向正反应方向移动；向氯水中加入少量固体NaOH，当溶液呈中性时，根据电荷守恒可推导出：c(Na)c(Cl)c(ClO)。(2)由于次氯酸的电离常数介于碳酸的两级电离常数之间，因此84消毒液露置在空气中与二氧化碳反应只能生成碳酸氢钠。(3)当HA为强酸时二者浓度相等，为弱酸时由于生成的盐因水解显碱性，则酸要稍过量。离子浓度大小比较时可根据电荷守恒进行推导。(4)沉淀转化的实质是由难溶的物质转化为更难溶的物质。答案：(1)aef(2)ClOCO2H2O=HClOHCO3；2HClO=光照 2H2ClO2(3)c(Na)c(A)c(
21、OH)c(H)(4)Ca25PO34 3OHCa5(PO4)3OHF=Ca5(PO4)3FOH1(2011年高考课标全国理综)将浓度为0.1 molL1HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是()Ac(H)BKa(HF)C.cFcHD.cHcHF解析：HF为弱酸，存在电离平衡：F。根据勒夏特列原理：当改变影响平衡的一个条件，平衡会向着能够减弱这种改变的方向移动，但平衡的移动不能完全消除这种改变，故加水稀释，平衡正向移动，但c(H)减小，A错误。电离常数只受温度的影响，温度不变，电离常数Ka不变，B错误。当溶液无限稀释时，c(F)不断减小，但c(H)接近107molL1，所以cFcH减小，
22、C错误。cHcHFnHnHF，由于加水稀释，平衡正向移动，所以溶液中n(H)增大，n(HF)减小，所以cHcHF增大，D正确。答案：D2.(2009年高考山东理综)某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸分别加水稀释，平衡pH随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断正确的是()A为盐酸稀释时的pH值变化曲线Bb点溶液的导电性比c点溶液的导电性强Ca点Kw的数值比c点Kw的数值大Db点酸的总浓度大于a点酸的总浓度解析：pH相同的盐酸与醋酸相比，醋酸的浓度要大的多。当加水稀释时，醋酸溶液中存在电离平衡的移动，故c(H)变化比盐酸中小，故为盐酸，为醋酸，A项错误；c点溶液c(H)小于b点，故c点导电性差，B正
23、确；KW只受温度影响，因题中温度不变，故各点KW均相等，C错误；起始时c(CH3COOH)c(HCl)，故稀释相同倍数仍有c(CH3COOH)c(HCl)，D错误。答案：B3(2011年高考天津理综)25 时，向10 mL 0.01 mol/L KOH溶液中滴加0.01 mol/L苯酚溶液，混合溶液中粒子浓度关系正确的是()ApH7时，c(C6H5O)c(K)c(H)c(OH)BpH7时，c(K)c(C6H5O)c(H)c(OH)CVC6H5OH(aq)10 mL时，c(K)c(C6H5O)c(OH)c(H)DVC6H5OH(aq)20 mL时，c(C6H5O)c(C6H5OH)2c(K)解析
24、：向KOH溶液中滴加苯酚溶液，发生反应：KOHC6H5OH=C6H5OKH2O。A项pH7时，溶液呈碱性，则有c(OH)c(H)，离子浓度关系为c(K)c(C6H5O)c(OH)c(H)；B项pH7时，溶液呈酸性，则有c(H)c(OH)，据电荷守恒有c(K)c(H)c(C6H5O)c(OH)，从而可知c(K)c(C6H5O)；C项当VC6H5OH(aq)10 mL时，KOH与C6H5OH恰好完全反应，生成C6H5OK和H2O，C6H5OK发生水解反应，溶液呈碱性，则有c(H)c(OH)，那么c(K)c(C6H5O)；D项当VC6H5OH(aq)20 mL时，n(C6H5OH)2n(KOH)，C
25、6H5OH与KOH反应生成C6H5OK，其物质的量与剩余C6H5OH相等，据原子守恒可得2c(K)c(C6H5O)c(C6H5OH)。答案：D4液氨、NH3H2O、CH3COOH、NH4Cl、AgCl等物质在一定条件下存在动态平衡。(1)液氨的电离类似于水的电离，试写出液氨的电离方程式_；在液氨中加入NH4Cl，则平衡将向_移动。(2)已知25 时，K(CH3COOH)1.75105，K(H2CO3)4.30107，则同温下，同浓度的CH3COONa、NaHCO3溶液pH大小顺序为_。(3)pH相同的氨水和氢氧化钠溶液，分别用蒸馏水稀释至原来体积的m倍和n倍，稀释后两溶液的pH仍相同，则m_n
26、(填“”“”或“”)；若改用pH相同的盐酸和硫酸溶液，进行上述操作，则m_n(填“”“”或“”)。(4)NH4Cl在重水中显酸性，试用离子方程式表示这一反应_。(5)已知25 时，Ksp(Ag2S)远远小于Ksp(AgCl)，则在Na2S溶液中加入AgCl固体，会导致溶液中c(S2)_，反应的离子方程式为：_。解析：(1)液氨的电离方程式为2NH32 NH4，加入NH4Cl，平衡向逆反应方向移动。(2)电离平衡常数越大，则酸越强，故CH3COOH酸性强于H2CO3，这说明HCO3 较CH3COO更易水解，所以两溶液中pH(NaHCO3)pH(CH3COONa)。(3)pH相同的氨水和NaOH溶
27、液，稀释相同倍数，由于稀释促进NH3H2O的电离，氨水的pH大于NaOH溶液的pH，若稀释后二者的pH相等，则氨水稀释的倍数大于NaOH稀释的倍数。(4)重水存在电离平衡：D2OD或2D23OOD，NH4 发生水解，实质是与重水电离出的OD结合生成弱电解质NH3HDO，从而使溶液显酸性，故反应的离子方程式为NH4 D23HDOD或NH4 2D23HDOD3O。(5)AgCl存在溶解平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)，电离出的Ag与S2反应生成溶解度更小的Ag2S沉淀而导致溶液中c(S2)减小。答案：(1)2NH3NH2 NH4 逆反应方向(2)pH(NaHCO3)pH(CH3COONa)(3)(4)NH4 D2NH3HDOD(或NH4 2D2NH3HDOD3O)(5)减小2AgCl(s)S2Ag2S(s)2Cl(aq)本小节结束请按ESC键返回
