1、第八讲 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡是高考考点分布较多的内容。其中沉淀溶解平衡是新课标中新增的知识点，题型主要是选择题和填空题，其考查内容主要有：电离平衡。酸、碱混合溶液酸碱性的判断及 pH 的简单计算。盐对水电离平衡的影响。电解质溶液中离子浓度的大小比较。沉淀的溶解平衡及沉淀的转化。2012 年高考，溶液中离子浓度的大小比较及沉淀的溶解平衡和转化是主流试题。此类题目考查的内容既与盐类的水解有关，又与弱电解质的电离平衡有关。题目不仅注重考查溶液中粒子浓度的大小顺序，而且还侧重溶液中的各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)关系的考查，从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。弱电解质
2、的电离平衡【研习 1】相同温度下，两种氨水 A、B，浓度分别是 0.2 molL1 和 0.1 molL1，则 A 和 B 的 OH浓度之比()。A大于 2B小于 2C等于 2D不能确定名师答疑 对于氨水的稀溶液，浓度越小，电离程度越大，因此 0.2 molL1 氨水的电离程度比 0.1 molL1 氨水的电离程度小，OH浓度之比小于 2。答案 B水的电离平衡和溶液的酸碱性【研习 2】下列溶液一定呈中性的是()。ApH7 的溶液Bc(H)c(OH)的溶液C由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D非电解质溶于水得到的溶液名师答疑 溶液呈中性的根本标志是 c(H)c(OH)。当 pH7 时，只说明
3、c(H)107molL1，当温度升高时，中性溶液中的 c(H)107molL1，即 pHn(OH)，H过量，溶液呈酸性；若 n(OH)n(H)，OH过量，溶液呈碱性，只有当 n(H)n(OH)时，H与 OH恰好完全反应，溶液才呈中性，故 C 也错误。非电解质只是它本身不能直接电离产生离子，当它溶于水时可能与水反应生成能电离的物质，使溶液显酸性或碱性，如 SO2 溶于水生成 H2SO3，溶液显酸性；NH3 溶于水生成 NH3H2O，溶液显碱性。答案 B盐类的水解【研习 3】有 4 种混合溶液，分别由等体积 0.1 molL1 的 2 种溶液混合而成：CH3COONa 与 HCl；CH3COONa
4、 与 NaOH；CH3COONa 与NaCl；CH3COONa 与 NaHCO3。下列各项排序正确的是()。ApH：Bc(CH3COO)：C溶液中 c(H)：Dc(CH3COOH)：名师答疑 各项排序为：pH：溶液中 c(H)：c(CH3COOH)：答案 B沉淀溶解平衡【研习 4】在 25 时，AgX、AgY、AgZ 均难溶于水，且 Ksp(AgX)1.81010，Ksp(AgY)1.01012，Ksp(AgZ)8.71017。下列说法(均在 25)错误的是()。A三者溶解度(molL1)的大小顺序为 S(AgX)S(AgY)S(AgZ)B若向 AgY 的饱和溶液中加入少量的 AgX 固体，则
5、 c(Y)减小C若取 0.188 g 的 AgY(相对分子质量为 188)固体放入 100 mL 水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中 Y的物质的量浓度为 1.0102 molL1D往 C 选项的溶液中加入 1 mL 0.1 molL1 的 NaZ 溶液，能生成 AgZ 沉淀名师答疑 由 AgX、AgY、AgZ 的 Ksp 可知三者溶解度依次减小；因 AgX的溶解度大于 AgY 的，故向 AgY 饱和溶液中加入少量 AgX，会有 AgX 溶解，使溶液中 c(Ag)增大，因温度不变，Ksp 不变，故将引起溶液中 c(Y)的减小；由 AgY 的 Ksp知，将 0.188 g AgY 固体放入 10
6、0 mL 水中，不能完全溶解，该饱和溶液中 c(Y)1.0106 molL1；C 选项中的溶液为 AgY的饱和溶液，故向溶液中加入 NaZ 溶液，由沉淀的转化原理可知，会有更难溶的 AgZ 沉淀生成。答案 C辨析点电解质溶液的导电性电解质溶液的导电性与电解质的强弱没有必然的关系，强电解质的稀溶液导电能力未必强。溶液导电性的强弱取决于溶液中离子的浓度及离子所带电荷多少等因素，与电解质的强弱有关的同时也受其他因素的影响，因此不能作为判断电解质强弱的标准。疑难点影响电离常数的因素1电离常数随温度而变化，但由于电离过程热效应较小，温度改变对电离常数影响不大，其数量级一般不变，所以室温范围内可忽略温度对
7、电离常数的影响。2电离常数与弱酸、弱碱的浓度无关，同一温度下，不论弱酸、弱碱的浓度如何变化，电离常数是不会改变的。探究点影响水的电离平衡的因素向水中加入 H(酸)、OH(碱)会抑制水的电离，而且 H、OH的浓度越大，对水的电离的抑制作用越强；向水中加入能消耗 H或 OH的物质(如：能水解的盐)，会促进水的电离，而且生成盐的弱酸、弱碱越弱，对水的电离的促进作用越强；由于电离吸热，所以，升温能促进水的电离。但只要温度不变，水溶液(稀溶液)中的 c(H)c(OH)就不变，温度升高会使 c(H)c(OH)增大。整合点电解质溶液中离子之间存在着三种守恒关系1物料(原子或微粒数)守恒：例如：Na2CO3
8、溶液中：c(Na)2c(CO23)2c(HCO3)2c(H2CO3)。2电荷守恒(正、负电荷的代数和等于 0)：例如：Na2CO3 溶液中：c(Na)c(H)c(HCO3)2c(CO23)c(OH)。3质子(水电离的离子数)守恒：例如：Na2CO3 溶液中：由 c(H)水c(OH)水，即：c(H)水c(HCO3)2c(H2CO3)c(H)。故 c(OH)水c(HCO3)2c(H2CO3)c(H)。辨析点何种情况要考虑盐的水解辨析点比较离子浓度大小的四种题型(1)多元弱酸溶液根据多步电离分析，如：在 H3PO3 溶液中，c(H)c(H2PO4)c(HPO24)c(PO34)。(2)多元弱酸的正盐
9、溶液根据弱酸根的分步水解分析，如：Na2CO3 溶液中：c(Na)c(CO23)c(OH)c(HCO3)。(3)不同溶液中同一离子浓度的比较要看溶液中其他离子对其产生的影响。例如，在相同物质的量浓度的下列溶液中：NH4NO3 溶液，CH3COONH4 溶液，NH4HSO4 溶液，c(NH4)由大到小的顺序是。(4)混合溶液中各离子浓度的比较要进行综合分析，如电离因素、水解因素等。例如，在 0.1 molL1 的 NH4Cl和 0.1 molL1 的氨水混合溶液中，各离子浓度的大小顺序为 c(NH4)c(Cl)c(OH)c(H)。在该溶液中，NH3H2O 的电离与 NH4 的水解互相抑制，但 N
10、H3H2O 的电离程度大于 NH4 的水解程度，溶液呈碱性，c(OH)c(H)，同时 c(NH4)c(Cl)。讨论点溶度积的应用溶解平衡：AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)表达式：Kspc(An)mc(Bm)n应用 QcKsp：溶液过饱和，生成沉淀；QcKsp：溶液饱和，沉淀溶解平衡；Qc7，则说明 HA 为弱酸。(2)配制一定物质的量浓度的 HA 溶液(如：0.01 molL1)，测其 pH。若 pH2，则说明 HA 为弱酸。【示范 1】为证明某可溶性一元酸(HX)是弱酸，某同学设计了如下实验方案，其中不合理的是()。A室温下，测 0.1 molL1 的 HX 溶液的 pH，若 pH
11、1，证明 HX 是弱酸B室温下，将等浓度等体积的盐酸和 NaX 溶液混合，若混合溶液 pH7，证明 HX 是弱酸D在相同条件下，对 0.1 molL1 的盐酸和 0.1 molL1 的 HX 溶液进行导电性实验，若 HX 溶液灯泡较暗，证明 HX 为弱酸解析 由 0.1 molL1 HX 溶液 pH1 知，c(H)7，说明盐在水中发生水解，XH2OHXOH，为强碱弱酸盐，C 项正确；用同浓度的一元酸做导电实验，灯泡较暗者，溶液离子浓度较小，说明 HX 没有完全电离，则为弱酸，D 项正确。答案 B【示范 2】(2011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
12、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 NaOH 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 KcCH3COOcHcCH3COOHcCH3COOcCH3COOHKWcOH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【示范
13、 3】冰醋酸中加水稀释时，溶液中的氢离子浓度随加入的水量变化的下列各曲线图中，正确的是()。解析 冰醋酸为纯醋酸，没有水作溶剂，难以电离出氢离子。随着水的加入，在极性试剂作用下：CH3COOHHCH3COO。H浓度不断增加，稀释到一定程度，成为醋酸的水溶液，则随水的增加，溶液体积变大，虽然电离程度也增加，但以体积增大的因素占主导地位，所以溶液中 H的浓度逐渐减小。答案 C【例证 2】(2010全国)下列叙述正确的是()。A某醋酸溶液的 pHa，将此溶液稀释 1 倍后，溶液的 pHb，则 abB在滴有酚酞溶液的氨水中，加入 NH4Cl 至溶液恰好无色，则此时溶液的 pH7C1.0103 molL
14、1 盐酸的 pH3.0,1.0108 molL1 盐酸的 pH8.0D若 1 mL pH1 的盐酸与 100 mL NaOH 溶液混合后，溶液的 pH7，则 NaOH 溶液的 pH11水的电离和溶液pH的计算考向立意1.考查水的电离特征和KW的意义。2.考查电解质溶液的酸碱性判断和pH计算。点拨 本题考查电解质溶液，意在考查考生对水溶液中离子平衡的理解和应用能力。在醋酸稀释时，其电离程度增大，n(H)增大，但 c(H)减小，因此 pH 增大，故 ac(C6H5O)c(H)c(OH)BNa2CO3 溶液加水稀释后，恢复至原温度，pH 和 KW 均减小CpH5 的 CH3COOH 溶液和 pH5
15、的 NH4Cl 溶液中，c(H)不相等D在 Na2S 溶液中加入 AgCl 固体，溶液中 c(S2)下降点拨 C6H5ONa 水解呈碱性，A 项错误；温度不变，KW 不变，B 项说法错；C 选项中两溶液 pH 均等于 5，c(H)均为 105 molL1，C 错；D 项中难溶物 AgCl 转化为更难溶的 Ag2S，使溶液中 c(S2)减小，D 项正确。答案 D离子浓度大小的比较方法(1)考虑水解因素：如 Na2CO3 溶液中：CO23 H2OHCO3 OH，HCO3H2OH2CO3OH，所以：c(Na)c(CO23)c(OH)c(HCO3)。(2)不同溶液中同一离子浓度比较时要看溶液中其他离子
16、对其影响，如相同温度、相同浓度的NH4Cl、CH3COONH4、NH4HSO4 溶液中，c(NH4)的大小关系为。(3)混合溶液中各离子浓度的比较时要综合分析水解因素、电离因素。例如，相同温度、相同浓度的 NH4Cl 溶液和氨水混合液中，离子浓度的顺序为c(NH4)c(Cl)c(OH)c(H)，即 NH3H2O 电离程度NH4 水解程度。【示范 7】下列比较中，正确的是()。A相同条件下，HF 比 HCN 易电离，则 NaF 溶液的 pH 比 NaCN 溶液的大B0.2 molL1NH4Cl 和 0.1 molL1 NaOH 溶液等体积混合后：c(NH4)c(Cl)c(Na)c(OH)c(H)
17、C物质的量浓度相等的醋酸溶液和氢氧化钠溶液等体积混合：c(Na)c(H)c(CH3COO)c(OH)D 同 浓 度的 下 列溶 液中，NH4Al(SO4)2、NH4Cl、NH3H2O、CH3COONH4，c(NH4)由大到小的顺序是：解析 因 HF 比 HCN 易电离，则相同条件下 F比 CN水解程度小，水解产生的 c(OH)小，pH 小，A 选项错；B 中反应后的溶液可看成等浓度的NH4Cl、NH3H2O 和 NaCl 的混合溶液，NH3H2O 的电离程度大于 NH4 的水解程度，溶液呈碱性，离子浓度由大到小的顺序为：c(Cl)c(NH4)c(Na)c(OH)c(H)，B 选项错；等物质的量
18、浓度的醋酸溶液与氢氧化钠溶液等体积混合后，根据电荷守恒得：c(Na)c(H)c(CH3COO)c(OH)，C 选项正确；选项 D 中，中 Al3和 NH4 相互抑制水解，中 CH3COO和 NH4 相互促进水解，所以 c(NH4)由大到小的顺序为：。答案 C【示范 8】(2011济宁模拟)常温下，下列溶液的 pH 或微粒的物质的量浓度关系不正确的是()。A其他条件不变时，在 0.1 molL1 CH3COOH 溶液中加入少量冰醋酸，c(H)/c(CH3COOH)的值将减小BpH3 的二元弱酸 H2R 溶液与 pH11 的 NaOH 溶液混合后，混合液的 pH 等于 7，则反应后的混合液：2c(
19、R2)c(HR)c(Na)C将 0.2 molL1 的某一元酸 HA 溶液和 0.1 molL1 NaOH 溶液等体积混合后溶液 pH 大于 7，则反应后的混合液：2c(OH)2c(H)c(HA)c(A)D某物质的溶液中由水电离出的 c(H)110a molL1，若 a7 时，则该溶液的 pH 一定为 14a解析 选项 A 根据勒夏特列原理可知，加入冰醋酸后，醋酸的电离程度减小，因此 c(H)/c(CH3COOH)的值比原来小；选项 B 根据电荷守恒判断是正确的；选项 C 中，由电荷守恒式 c(OH)c(A)c(H)c(Na)和物料守恒式 2c(Na)c(A)c(HA)得到；选项 D 中，说明
20、水的电离被抑制，可能是酸溶液也可能是碱溶液，因此溶液的 pH 等于 a 或 14a。答案 D【示范 9】(江苏高考题改编)下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是()。A室温下，向 0.01 molL1 NH4HSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液至中性：c(Na)c(NH4)c(SO24)c(OH)c(H)B0.1 molL1 NaHCO3 溶液：c(Na)c(OH)c(HCO3)c(H)CNa2CO3 溶液：c(OH)c(H)c(HCO3)2c(H2CO3)D25 时，pH4.75、浓度均为 0.1 molL1 的 CH3COOH、CH3COONa混合溶液：c(CH3COO)c(OH)c(S
21、O24)，所以 c(SO24)c(NH4)，故 A 错误；B 项，NaHCO3溶液中，OH是由 HCO3 水解和水的电离所生成的，但是这些都是微弱的，HCO3 的浓度远大于 OH的浓度，故错；C 项中质子守恒为 c(H)c(HCO3)2c(H2CO3)c(OH)，C 项正确；D 项，由电荷守恒得：c(CH3COO)c(OH)c(H)c(Na)，由物料守恒可得：2c(Na)c(CH3COO)c(CH3COOH)，将两式中的 c(Na)消去，可得 c(CH3COO)2c(OH)2c(H)c(CH3COOH)，所以 c(CH3COO)c(OH)c(H)c(CH3COOH)c(H)c(OH)，因为 p
22、H4.75，故 c(H)c(OH)0，所以 D 项不等式应为“”，故错。(1)A 项溶液呈中性时溶质为 Na2SO4、NH3H2O 和(NH4)2SO4，因为 OH先中和 H，再与 NH4 反应，由于 NH4 水解呈酸性，故 NH4 部分参与反应；若加入 NaOH 至反应完全时溶质为等物质的量的 Na2SO4 和 NH3H2O，此时 c(Na)c(SO24)c(OH)c(NH4)c(H)。(2)pH7 时，c(Na)c(CH3COO)c(OH)c(H)。答 案 C (1)Na2SO4、NH3H2O、(NH4)2SO4；c(Na)c(SO 24)c(OH)c(NH4)c(H)(2)c(Na)c(
23、CH3COO)c(OH)c(H)沉淀溶解平衡和溶度积的应用考向立意1.考查难溶物的溶解平衡的特征及影响因素。2.考查溶度积的计算，并判断沉淀溶解和生成方向。3.考查沉淀的转化和意义。【例证 4】(2010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 pH，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
24、到饱和点拨 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 B1难溶电解质在水中会建立如下平衡：MmAn(s)mMn(aq)nAm(aq)，固体纯物质不计入平衡常数，其 Kspc(Mn)mc(Am)n，对 AgCl 而言，其 Kspc(Ag)c(Cl)。Ksp 的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小，也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。与平衡常数一样，Ksp 只与温度有关。温度改变不大时，Ksp
25、变化也不大，常温下的计算可不考虑温度的影响。2沉淀的形成、溶解与转化(1)欲沉淀某种离子时，应尽量选择让该离子形成的沉淀溶解度足够小的试剂，同时尽量增大与该离子形成沉淀的离子浓度，以使该离子沉淀更完全。(2)沉淀可由一些合适的试剂，如酸、盐等溶解。(3)沉淀的转化规律是从溶解度小的转化为溶解度更小的。【示范 10】硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图。下列说法正确的是()。A温度一定时，Ksp(SrSO4)随 c(SO24)的增大而减小B三个不同温度中，313 K 时 Ksp(SrSO4)最大C283 K 时，图中 a 点对应的溶液是饱和溶液D283 K 时的 SrSO4 饱和溶液
26、升温到 363 K 后变为不饱和溶液解析 温度一定，Ksp(SrSO4)不变，A 错误；由题中沉淀溶解平衡曲线可看出，313 K 时，c(Sr2)、c(SO24)最大，Ksp 最大，B 正确；a 点 c(Sr2)小于平衡时 c(Sr2)，故未达到饱和，沉淀继续溶解，C 错误；从 283 K 升温到363 K 要析出固体，依然为饱和溶液。答案 B【示范 11】已知：25 时，KspMg(OH)25.611012，KspMgF27.421011。下列说法正确的是()。A25 时，饱和 Mg(OH)2 溶液与饱和 MgF2 溶液相比，前者的 c(Mg2)大B25 时，在 Mg(OH)2 的悬浊液中加
27、入少量的 NH4Cl 固体，c(Mg2)增大C25 时，Mg(OH)2 固体在 20 mL 0.01 molL1 氨水中的 Ksp 比在 20 mL 0.01 molL1 NH4Cl 溶液中的 Ksp 小D25 时，在 Mg(OH)2 的悬浊液中加入 NaF 溶液后，Mg(OH)2 不可能转化为 MgF2解析 A 项，Mg(OH)2 的溶度积小，故其电离出的 Mg2浓度要小一些，错；B 项，NH4 可以结合 Mg(OH)2 电离出的 OH，从而促使 Mg(OH)2 的电离平衡正向移动，c(Mg2)增大，正确；C 项，Ksp仅与温度有关，故错；D 项，当溶液中的 c(F)增大，使 c(Mg2)c
28、2(F)KspMgF2时，Mg(OH)2 沉淀将转化为 MgF2 沉淀。答案 B【示范 12】(2011福建理综)25 时，在含有 Pb2、Sn2的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)Pb2(aq)Sn2(aq)Pb(s)，体系中c(Pb2)和 c(Sn2)变化关系如右图所示。下列判断正确的是()。A往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2)增大B往平衡体系中加入少量 Sn(NO3)2 固体后，c(Pb2)变小C升高温度，平衡体系中 c(Pb2)增大，说明该反应 H0D25 时，该反应的平衡常数 K2.2解析 体系中有过量的锡且金属活泼性 SnPb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2)不变，A 错误；加入少量 Sn(NO3)2 固体，c(Sn2)增大，平衡逆向移动，c(Pb2)增大，B 错误；升温使 c(Pb2)增大，说明平衡逆向移动，H0，正反应为放热反应，C 错误；由化学方程式和图示数据得平衡常数 KcSn2cPb20.220.102.2，D 正确。答案 D单击此处进入 限时规范训练