高中化学溶液离子水解与电离中三大守恒知识点例题习题.pdf

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1、第 1 页 高中化学溶液离子水解及电离中三大守恒详解 电解质溶液中有关离子浓度的判断是近年高考的重要题型之一。解此类型题的关键是掌握“两平衡、两原理，即弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡与电解质溶液中的电荷守恒、物料守恒原理。首先，我们先来研究一下解决这类问题的理论根底。一、电离平衡理论与水解平衡理论 1.电离理论：弱电解质的电离是微弱的，电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的，同时注意考虑水的电离的存在；多元弱酸的电离是分步的，主要以第一步电离为主；2.水解理论：从盐类的水解的特征分析：水解程度是微弱的一般不超过 2。例如：NaHCO3溶液中，c(HCO3)c(H2CO3)或 c(OH)理清溶

2、液中的平衡关系并分清主次：弱酸的阴离子与弱碱的阳离子因水解而损耗；如 NaHCO3溶液中有：c(Na+)c(HCO3-)。弱酸的阴离子与弱碱的阳离子的水解是微量的双水解除外，因此水解生成的弱电解质及产生 H+的或OH-也是微量，但由于水的电离平衡与盐类水解平衡的存在，所以水解后的酸性溶液中 c(H+)或碱性溶液中的 c(OH-)总是大于水解产生的弱电解质的浓度；一般来说“谁弱谁水解，谁强显谁性，如水解呈酸性的溶液中 c(H+)c(OH-)，水解呈碱性的溶液中 c(OH-)第 2 页 c(H+)；多元弱酸的酸根离子的水解是分步进展的，主要以第一步水解为主。二、电解质溶液中的守恒关系 1、电荷守恒

3、：电解质溶液中的阴离子的负电荷总数等于阳离子的正电荷总数，电荷守恒的重要应用是依据电荷守恒列出等式，比拟或计算离子的物质的量或物质的量浓度。如1在只含有 A、M、H、OH四种离子的溶液中 c(A+)+c(H)=c(M-)+c(OH),假设 c(H)c(OH)，那么必然有 c(A+)c(M-)。盐溶液中阴、阳离子所带的电荷总数相等。例如，在 NaHCO3溶液中，有如下关系：C(Na)+c(H)=c(HCO3)+c(OH)+2c(CO32)如 NH4Cl 溶液中：cNH4+cH+cClcOH 如 Na2CO3溶液中：cNa+cH+2cCO32-cHCO3-cOH 书写电荷守恒式必须准确的判断溶液中

4、离子的种类；弄清离子浓度与电荷浓度的关系。2、物料守恒：就电解质溶液而言，物料守恒是指电解质发生变化 反响或电离前某元素的原子或离子的物质的量等于电解质变化后溶液中所有含该元素的原子或离子的物质的量之与。实质上，物料守恒属于原子个数守恒与质量守恒。某元素各种不同存在形态的微粒，物质的量总与不变。第 3 页 如 0.1 mol/L NH4Cl 溶液中：cNH4+cNH3 H2O 0.1 mol/L 如0.1 mol/L Na2CO3溶液中：cCO32-cHCO3-cH2CO30.1 mol/L 在 Na2S 溶液中存在着 S2的水解、HS的电离与水解、水的电离，粒子间有如下关系 c(S2)+c(

5、HS)+c(H2S)=1/2c(Na)(Na,S2守恒)C(HS)+2c(S2)+c(H)=c(OH)(H、O 原子守恒)在 NaHS 溶液中存在着 HS的水解与电离及水的电离。HSH2O H2SOH HS HS2 H2O HOH 从 物 料 守 恒 的 角 度 分 析，有 如 下 等 式：c(HS)+C(S2)+c(H2S)=c(Na)；从电荷守恒的角度分析，有如下等式：c(HS)+2(S2)+c(OH)=c(Na)+c(H)；将以上两式相加，有：c(S2)+c(OH)=c(H2S)+c(H)得出的式子被称为质子守恒 3、质子守恒：无论溶液中结合氢离子还是失去氢离子，但氢原子总数始终为定值，

6、也就是说结合的氢离子的量与失去氢离子的量相等。电解质电离、水解过程中，水电离出的 H+及 OH总数一定是相等的。如：NH4Cl 溶液c(H+)c(OH-)+c(NH3H2O)现将此类题的解题方法作如下总结。二、典型题溶质单一型 1、弱酸溶液中离子浓度的大小判断 解此类题的关键是紧抓弱酸的电离平衡:H2S 溶液中所存在离子的浓度由大到小的排列顺序是_ 第 4 页 解析：在 H2S 溶液中有以下平衡：H2S H+HS；HS H+S2。多元弱酸的电离以第一步为主，第二步电离较第一步弱得多，但 两 步 电 离 都 产 生H，因 此 答 案 应 为：c(H)c(HS)c(S2)c(OH)弱酸溶液中离子浓

7、度大小的一般关系是：C(显性离子)C(一级电离离子)C(二级电离离子)C(水电离出的另一离子)同样的思考方式可以解决弱碱溶液的问题 2、弱碱溶液 点击试题室温下，0.1mol/L 的氨水溶液中，以下关系式中不正确的选项是 A.c(OH-)c(H+)B.c(NH3H2O)+c(NH4+C.c(NH4+)c(NH3H2O)c(OH-)c(H+)D.c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)C、由 NH3H2O NH4+OH-，电离的程度很弱，那么 cNH3H2OcNH4+，故 C 不正确；A、因氨水溶液显碱性，那么 cOH-cH+，故 A 正确；B、0.1mol/L 的氨水溶液，由氮元素守恒可知，所

8、以含氮元素微粒的浓度之与为 0.1mol/L，即 c NH3H2O+c NH4+c NH3=0.1mol/L，故 B 正确；D、因溶液不显电性，阳离子带的正电荷总数等于阴离子带的负电荷总数，即 cOH-=cNH4+cH+，故 D 正确；应选 C 下面我们以弱酸强碱盐为例，介绍一下能发生水解的盐溶液中离子浓第 5 页 度大小比拟的解题方法 3、能发生水解的盐溶液中离子浓度大小比拟-弱酸强碱型 解此类题型的关键是抓住盐溶液中水解的离子 在 CH3COONa 溶液中各离子的浓度由大到小排列顺序正确的选项是()A、c(Na)c(CH3COO)c(OH)c(H)B、c(CH3COO)c(Na)c(OH)

9、c(H)C、c(Na)c(CH3COO)c(H)c(OH)D、c(Na)c(OH)c(CH3COO)c(H)解析：在 CH3COONa 溶液中：CH3COONa Na+CH3COO，CH3COO+H2O CH3COOH+OH；而使 c(CH3COO)降低且溶液呈现碱性，那么 c(Na)c(CH3COO)，c(OH)c(H)，又因一般盐的水解程度较小，那么 c(CH3COO)c(OH),因此 A 选项正确。一元弱酸盐溶液中离子浓度的一般关系是：C(不水解离子)C(水解离子)C(显性离子)C(水电离出的另外一种离子)点击试题 在 Na2CO3溶液中各离子的浓度由小到大的排列顺序是_ 解析：在 Na

10、2CO3溶液中，Na2CO3=2Na+CO32，CO32+H2O HCO3+OH，HCO3+H2O H2CO3+OH。CO32水解使溶液呈现碱性，那么 C(OH)C(H)，由于 CO32少局部水解，那么 C(CO32)C(HCO3)，HCO3又发生第二步水解，那么第 6 页 C(OH)C(HCO3)，第二步水解较第一步水解弱得多，那么C(HCO3)及 C(OH)相关不大，但 C(H)比 C(OH)小得多，因此C(HCO3)C(H)。此 题 的 答 案 为：C(H)C(HCO3)C(OH)C(CO32)C(水解离子)C(显性离子)C(二级水解离子)C(水电离出的另一离子)随堂练习在 Na2S 溶

11、液中以下关系不正确的选项是 A c(Na+)=2c(HS)+2c(S2)+c(H2S)Bc(Na+)+c(H+)=c(OH)+c(HS)+2c(S2)Cc(Na+)c(S2)c(OH)c(HS)Dc(OH)=c(HS)+c(H+)+c(H2S)故 A 错误，选 A 点击试题判断 的 NaHCO3溶液中离子浓度的大小关系 解析：因 NaHCO3=Na+HCO3，HCO3+H2O H2CO3+OH，HCO3 H+CO32。HCO3的水解程度大于电离程度，因此溶液呈碱性，且 C(OH)C(CO32)。由于少局部水解与电离，那么 C(Na)C(HCO3)C(OH)C(H)C(CO32)。二元弱酸的酸式

12、盐溶液中离子浓度大小的一般关系是：C(不水解离子)C(水解离子)C(显性离子)C(水电离出的另一离子)C(电离得到的酸根离子)2O4溶液中，以下关系正确的选项是CD 第 7 页 Ac(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+c(C2O42-)Bc(HC2O4-)+c(C2O42-Cc(C2O42-)c(H2C2O4)Dc(K+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)下面再让我们利用上述规律来解决一下强酸弱碱盐的问题:在氯化铵溶液中，以下关系正确的选项是 A.c(Cl-)c(NH4+)c(H+)c(OH-)B.c(NH4+)c(Cl-)c(H+)c(OH-)C

13、.c(NH4+)c(Cl-)c(H+)c(OH-)D.c(Cl-)c(NH4+)c(H+)c(OH-)由氯化铵的化学式为 NH4Cl，Cl-及 NH4+的物质的量之比为 1：1，根据氯化铵溶液中铵根离子水解可知，Cl-NH4+，铵根离子水解溶液显酸性，那么H+OH-，然后分析选项即可选A 三、典型题-两种电解质溶液相混合型的离子浓度的判断 解此类题的关键是抓住两溶液混合后生成的盐的水解情况以及混合时弱电解质有无剩余，假设有剩余，那么应讨论弱电解质的电离。下面以一元酸、一元碱与一元酸的盐为例进展分析。1、强酸及弱碱混合:pH=13 的 NH3H2O 与 PH=1 的盐酸等体积混合后所得溶液中各离

14、子浓度由大到小的排列顺序是_ 解析：PH=1 的 HCl，C(H)=0.1 mol/L，PH=13 的 NH3 H2O，第 8 页 C(OH)=0.1 mol/L，那么 NH3 H2O 的浓度远大于 0.1 mol/L，因此，两溶液混合时生成 NH4Cl 为强酸弱碱盐，氨水过量，且 C(NH3 H2O)C(NH4Cl)，那么溶液的酸碱性应由氨水决定。即NH3H2O 的电离大于 NH4的水解，所以溶液中的离子浓度由大到小的顺序为：C(NH4)C(Cl)C(OH)C(H)。需要我们注意的是，强酸弱碱盐溶液中参加一定量的弱碱，解题方法及此题一样。2、强碱及弱酸混合：pH=X 的 NaOH 溶液及 P

15、H=Y 的 CH3COOH溶液，X+Y=14，且 YC(CH3COO)C(OH)C(H)B C(CH3COO)C(Na)C(H)C(OH)C D C(CH3COO)C(Na)C(OH)C(H)D C(Na)C(CH3COO)C(H)C(OH)解析：同上，PH=X 的 NaOH 溶液中，C(OH)=10-(14-X)mol/L，PH=Y 的 CH3COOH 溶液中，C(H)=10-Y mol/L，因为X+Y=14，NaOH 溶液中 C(OH)等于 CH3COOH 溶液中 C(H)。因此 C(CH3COOH)远大于 10-Y mol/L，CH3COOH 过量，因此选项 B 正确。上述两题的特点是

16、PH1+PH2=14，且等体积混合。其溶液中各离子浓度的关系的特点是 C(弱电解质的离子)C(强电解质的离子)C(显性离子)C(水电离第 9 页 出的另一离子)3、强碱弱酸盐及强酸混合与强酸弱碱盐及强碱混合：0.2 mol/L 的CH3COOK 及 0.1 mol/L 的盐酸等体积混合后，溶液中以下粒子的物质的量关系正确的选项是()A C(CH3COO)=C(Cl)=C(H)C(CH3COOH)B C(CH3COO)=C(Cl)C(CH3COOH)C(H)C C(CH3COO)C(Cl)C(H)C(CH3COOH)D C(CH3COO)C(Cl)C(CH3COOH)C(H)解析：两溶液混合后

17、CH3COOK+HCl KCl+CH3COOH，又知CH3COOK 过量，反响后溶液中 CH3COOK、CH3COOH 与 KCl物质的量相等。由于 CH3COOH 的电离与 CH3COO的水解程度均很小，且 CH3COOH 的电离占主导地位，因此，C(CH3COO)C(H)C(OH)。又知 C(Cl)=0.05 mol/L，C(CH3COOH)7，说明溶液可以是醋酸钾溶液，或者是氢氧化钾与醋酸钾的混合物，据此确定离子浓度的大小；B、稀 NaOH 溶液与稀 CH3COOH 溶液混合，不管溶液显示什么性，第 11 页 溶液中均存在电荷守恒；C、稀 NaOH 溶液与稀 CH3COOH 溶液混合，p

18、H7,说明溶液可 以 是 氢 氧 化 钾 与 醋 酸 钾 的 混 合 物,那 么c(Na+)c(OH)c(CH3COO)c(H+),还 可 以 是 醋 酸 钾 溶液,c(Na+)c(CH3COO)c(OH)c(H+)，故A错误；B.稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合,溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO)+c(OH)，故B正确；C.稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合,pHc(H+)c(Na+)c(OH)存在，故C正确；D.稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合,pH=7,溶液显示中性,c(H+)=c(OH),根据电荷守恒c(CH3COO)+c(OH)=c

19、(Na+)+c(H+),所以c(CH3COO)=c(Na+),此时一定存在：c(CH3COO)=c(Na+)c(H+)=c(OH)，故D正确。应选 A.随堂练习1、将标准状况下的2通入 150ml1mol/LnaOH 溶液中，以下说法正确的选项是 Ac(HCO3-)略大于c(CO32-)Bc(HCO3-)等于c(CO32-)第 12 页 Cc(Na+)等于c(CO32-)及c(HCO3-)之与 Dc(HCO3-)略小于c(CO32-)/1moL/L=0.15mol，二 者 发 生 的 反 响 为：2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O，CO32-水 解 程 度 大 于HCO3-，以

20、此解答该题 2、向 0.1molL1NaOH 溶液中通入过量 CO2后，溶液中存在的主要离子是 A Na、CO32 B Na、HCO3 C HCO3、CO32 D Na、OH 四、守恒问题在电解质溶液中的应用 解此类题的关键是抓住溶液呈中性(即阴阳离子所带电荷总数相等)及变化前后原子的个数守恒两大特点。假设题中所给选项为阴阳离子的浓度关系，那么应考虑电荷守恒，假设所给选项等式关系中包含了弱电解质的分子浓度在内，那么应考虑物料守恒。表示 0.1 mol/L NaHCO3溶液中有关粒子浓度的关系正确的选项是()A、C(Na)C(HCO3)C(CO32)C(H)C(OH)B、C(Na)+C(H)=C

21、(HCO3)+C(CO32)+C(OH)C、C(Na)+C(H)=C(HCO3)+2C(CO32)+C(OH)D、C(Na)=C(HCO3)+C(CO32)+C(H2CO3)解析：A、NaHCO3溶液因为水解大于电离而呈碱性，因此C(OH)C(H)。第 13 页 B、应考虑电荷守恒，C(CO32)前应乘以 2；C、电荷守恒符合题意；D、含弱电解质分子应考虑物料守恒，在 NaHCO3溶液中存在以下关系：NaHCO3=Na+HCO3；HCO3 H+CO32；HCO3+H2O H2CO3+OH 那么C(Na)=C(HCO3)+C(CO32)+C(H2CO3)符合题意。应选 CD 1、两种物质混合不反

22、响：用物质的量都是 0.1 mol 的 CH3COOH与 CH3COONa 配制成 1L 混合溶液，其中 C(CH3COO-)C(Na+)，对该混合溶液的以下判断正确的选项是()A.C(H+)C(OH-)B.C(CH3COOH)C(CH3COO-)0.2 mol/L C.C(CH3COOH)C(CH3COO-)D.C(CH3COO-)C(OH-)0.2 mol/L 选 B 2、两种物质恰好完全反响：L-1NaOH 溶液中参加同体积、同浓度HAc 溶液，反响后溶液中各微粒的浓度关系错误的选项是()。Ac(Na+)c(Ac-)c(H+)c(OH-)Bc(Na+)c(Ac-)c(OH-)c(H+)C

23、c(Na+)c(Ac-)c(HAC)Dc(Na+)c(H+)c(Ac-)c(OH-)3、两种物质反响，其中一种有剩余：(1)酸及碱反响型 第 14 页 关注所给物质的量是物质的量浓度还是 pH。在审题时，要关注所给物质的量是“物质的量浓度还是“pH，否那么会很容易判断错误。解答此类题目时应抓住两溶液混合后剩余的弱酸或弱碱的电离程度与生成盐的水解程度的相对大小。把 0.02 molL-1 HAc 溶液及 0.01 molL-1NaOH 溶液等体积混合，那么混合液中微粒浓度关系正确的选项是()A、c(Ac-)c(Na+)B、c(HAc)c(Ac-)C、2c(H+)c(Ac-)-c(HAc)D、c(

24、HAc)+c(Ac-)0.01 molL-1 AD 2盐及碱(酸)反响型 讲 解答此类题目时应抓住两溶液混合后生成的弱酸或弱碱的电离程度与剩余盐的水解程度的相对大小。L-1L-1盐酸 10mL 混合后，溶液显酸性，那么溶液中有关粒子浓度关系正确的选项是()。Ac(CH3COO-)c(Cl-)c(H+)c(CH3COOH)Bc(CH3COO-)c(Cl-)c(CH3COOH)c(H+)Cc(CH3COO-)c(Cl-)c(H+)c(CH3COOH)Dc(Na+)c(H+)c(CH3COO-)c(Cl-)c(OH-)第 15 页 分析 B 4、不同物质同种离子浓度比拟型：物质的量浓度一样的以下溶液中，NH4+浓度最大的是。A NH4Cl B NH4HSO4 C NH3COONH4 D NH4HCO3 解析：NH4+在溶液中存在以下平衡：NH4+H2O NH3H2O+H+B中NH4HSO4电离出大量H+，使平衡向左移动，故B中c(NH4+)大于 A 中的c(NH4+)，C 项的 CH3COO-与 D 项的 HCO3-水解均呈碱性，使平衡向右移动，故 C、D 中c(NH4+)小于 A 中c(NH4+)，正确答案为 B。