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1、第三章第三章 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡一、知识网络构建一、知识网络构建弱电解质的电离水的电离和溶液的酸碱性盐类的水解难溶电解质的溶解平衡二、专题归纳提升二、专题归纳提升（一）溶液中粒子浓度大小比较的（一）溶液中粒子浓度大小比较的“二三四二三四”规则规则1.明确两个“微弱”(1)弱电解质的电离是微弱的，电离产生的离子的浓度小于弱电解质分子的浓度。如弱酸 HA 溶液中 c(HA)c(H)c(A)c(OH)。(2)单一的弱酸根阴离子和弱碱阳离子的水解是微弱的，水解生成的粒子的浓度小于盐电离产生的离子的浓度。如弱酸盐 NaA 溶液中 c(Na)c(A)c(OH)c(HA)c(H)。2熟知“
2、三个”守恒(1)电荷守恒规律：电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液都呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如 NaHCO3溶液中存32在着 Na、H、HCO、CO3、OH，必存在如下关系：c(Na)c(H)c(HCO3)c(OH)2c(CO2 3)。(2)物料守恒规律(原子守恒)：电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子种类增多，但元素总是守恒的。如K2S 溶液中 S2、HS都能水解，故 S 元素以S2、HS、H2S 三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c(K)2c(S2)2c(HS)2c(H2S)。(3)质子守恒规律：质子即 H，酸碱反应的本质是质子转移，能失去质
3、子的酸失去的质子数和能得到质子的碱得到的质子数相等。如 NaHCO3溶液中，H2CO3得到质子3H3O HCOH失去质子3 2H2O COH2OH，所以 c(H2CO3)c(H3O)c(CO3)c(OH)，即 c(H2CO3)c(H)2c(CO3)c(OH)。3掌握“四个”步骤溶液中粒子浓度大小比较方法的四个步骤：(1)判断反应产物：判断两种溶液混合时生成了什么物质，是否有物质过量，再确定反应后溶液的组成。(2)写出反应后溶液中存在的平衡：根据溶液的组成，写出溶液中存在的所有平衡(水解平衡、电离平衡)，尤其要注意不要漏写在任何水溶液中均存在的水的电离平衡。这一步的主要目的是分析溶液中存在的各种
4、粒子及比较直接地看出某些粒子浓度间的关系，在具体应用时要注意防止遗漏。(3)列出溶液中存在的等式：根据反应后溶液中存在的溶质的守恒原理，列出两个重要的等式，即电荷守恒式和物料守恒式，据此可列出溶液中阴、阳离子间的数学关系式。(4)比大小：根据溶液中存在的平衡和题给条件，结合平衡的有关知识，分析哪些平衡进行的程度相对大一些，哪些平衡进行的程度相对小一些，再依此比较溶液中各粒子浓度的大小。这一步是溶液中粒子浓度大小比较最重要的一步，关键是要把握好电离平衡和水解平衡两大理论，树立“主次”意识。例 1，(2022安徽高考)氢氟酸是一种弱酸，可用来刻蚀玻璃。已知 25 时：HF(aq)OH(aq)=F(
5、aq)H2O(l)H kJmol1H(aq)OH(aq)=H2O(l)H kJmol1例 2，在 20 mLmolL1 氢氟酸中加入 V mLmolL1 NaOH 溶液。下列有关说法正确的是()A氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为：HF(aq)=F(aq)H(aq)H kJmol1B当 V20 时，溶液中：c(OH)c(HF)c(H)C当 V20 时，溶液中：c(F)c(Na)molL1D当 V0 时，溶液中一定存在：c(Na)c(F)c(OH)c(H)【解析】解答本题时应特别注意，HF 是弱酸，在溶液中不能完全电离；溶液中离子浓度大小的判断要充分利用电荷守恒和物料守恒。根据盖斯定律，将式减去
6、式可得：HF(aq)H(aq)F(aq)H kJmol1，故 A 项错误；当 V20 时，两者恰好完全反应生成 NaF，溶液中存在质子守恒关系：c(OH)c(HF)c(H)；因 F水解，故溶液中存在：c(F)c(Na)molL1，故 B 项正确，C 项错误；D 项，溶液中离子浓度的大小取决于 V 的大小，溶液既可能呈酸性，也可能呈碱性，故 D 项错误。【答案】B（二）电荷守恒在解决化学问题中的部分应用1.电荷守恒涵义电荷守恒即对任一电中性的体系(如电解质溶液、化合物、混合物等)，电荷的代数和为零，即阳离子的电荷总数和阴离子的电荷总数相等。巧用电荷守恒可使很多问题简单明了、易于解决，达到事半功倍
7、的效果。2解决问题(1)相互促进水解的离子方程式的配平对水解相互促进的离子反应，可以先写出参加反应的离子和生成物；因生成物中无离子，可根据电荷守恒进行配平，再根据原子守恒配平水的系数。如 2Al323CO33H2O=2Al(OH)33CO2、Al33HCO3=Al(OH)33CO2、22Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S、Al33AlO6H2O=4Al(OH)3等。(2)快速判断离子方程式的正误离子方程式两边电荷总数相等是判断离子方程式正误的重要依据之一。特别是对一些陌生度较高的离子方程式可以根据电荷守恒快速判断其正误。如 Fe232Br2Cl2=Br24ClFe3、Fe24HNO
8、=Fe3NO2H2O、Fe32SO22H2O=Fe2SO44H中，等号两边电荷不相等，是错误的。(3)离子推断题中易漏掉的离子判断根据题目信息能推断出某溶液中一定含某些阳离子(或阴离子)，根据电荷守恒就必然至少要有一种合理的阴离子(或阳离子)存在。如，已知某电解质溶液中，2可能大量存在有 Ag、H、Cu2、CO3、OH、Cl，若溶液中有 H、Cu2，则由电荷守恒知道一定存在一种阴离子且只能是 Cl，进而推知一定不存在 Ag、2CO3、OH。(4)求混合溶液中某离子浓度2如，在 Na2SO4和 K2SO4的混合溶液中，如果 c(Na)mol/L，c(SO4)2mol/L，则根据电荷守恒原理得 c
9、(Na)c(K)c(SO4)2，可求出 c(K)mol/L。(5)盐溶液中离子浓度的比较与计算电解质溶液呈电中性，即溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷23总数相等。如 Na2CO3溶液中，阳离子有 Na和 H，阴离子有 CO3、HCO、23OH，则有 c(Na)c(H)c(CO3)2c(HCO)c(OH)；再如 CH3COONa溶液中，若 pH7 根据 c(Na)c(H)c(CH3COO)c(OH)可得 c(Na)c(CH3COO)。(6)终态法求离子物质的量浓度如，将 2.27 g Fe 和 Fe2O3 的混合物加入到 50 mLmol/L 盐酸中，恰好完全溶解，经KSCN 检验，
10、溶液不显红色。若忽略溶液体积变化，求所得溶液中Fe2的物质的量浓度。由题意可知，反应后溶液经KSCN 检验不显红色，说明只有溶质FeCl2，根据电荷守恒原理可得 c(Cl)1c(Fe2)2，又 c(Cl)c(HCl)mol/L，所以 c(Fe2)mol/L。例 3，(2022北京高考节选)直接排放含 SO2 的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的 SO2。(1)用化学方程式表示 SO2 形成硫酸型酸雨的反应：_。(2)在钠碱循环法中，Na2SO3 溶液作为吸收液，可由NaOH 溶液吸收 SO2 制得，该反应的离子方程式是_。23(3)吸收液吸收 SO2的过程中，pH 随 n(
11、SO3)n(HSO)变化关系如下表：23n(SO3)n(HSO)91911991pH由上表判断，NaHSO3溶液显_性，用化学平衡原理解释：_。当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母)：_。23ac(Na)2c(SO3)c(HSO)32bc(Na)c(HSO)c(SO3)c(H)c(OH)23cc(Na)c(H)c(SO3)c(HSO)c(OH)【解析】(1)SO2和 H2O 发生反应生成 H2SO3，H2SO3被氧化为 H2SO4。(2)书写离子方程式时，氧化物应写成化学式形式，SO2与 NaOH 溶液反应生成2Na2SO3的离子方程式为 2OHSO2=H2OSO3。333(3)由于HSO在溶液中既能电离又能发生水解，而HSO的电离程度大于HSO的水解程度，故 NaHSO3 溶液显酸性。23根据电荷守恒：c(Na)c(H)c(OH)2c(SO3)c(HSO)，又由于溶液呈2中性，即 c(H)c(OH)，故 a 正确，c 错；根据表中数据可知当 n(SO3)323n(HSO)，pH，故当 pH7 时，n(SO3)n(HSO)，因此 b 也正确。催化剂【答案】(1)SO2H2O=H2SO3、2H2SO3O2=2H2SO42(2)2OHSO2=H2OSO333233(3)酸HSO存在：HSO=HSO3和 HSOH2O=H2SO3OH，HSO的电离程度强于水解程度ab