2012届创新设计高考化学二轮专题复习课件：第8讲 水溶液中的离子平衡

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：①电离平衡。②酸、碱混合溶液酸碱性的判断及pH的简单计算。③盐对水电离平衡的影响。④电解质溶液中离子浓度的大小比较。⑤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0.2mol·L－1和0.1mol·L－1，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0.2mol·L－1氨水的电离程度比0.1mol·L－1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()。A．pH＝7的溶液B．c(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pH＝7时，只说明c(H＋)＝10－7mol·L－1，当温度升高时，中性溶液中的c(H＋)10－7mol·L－1，即pH7，故A错误。等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含的H＋和OH－的物质的量未知，因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性。若n(H＋)n(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NH3·H2O，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0.1mol·L－1的2种溶液混合而成：①CH3COONa与HCl；②CH3COONa与NaOH；③CH3COONa与NaCl；④CH3COONa与NaHCO3。下列各项排序正确的是()。A．pH：②③④①B．c(CH3COO－)：②④③①C．溶液中c(H＋)：①③②④D．c(CH3COOH)：①④③②名师答疑各项排序为：pH：②④③①溶液中c(H＋)：①③④②c(CH3COOH)：①③④②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)＝1.8×10－10，Ksp(AgY)＝1.0×10－12，Ksp(AgZ)＝8.7×10－17。下列说法(均在25℃)错误的是()。A．三者溶解度(mol·L－1)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c(Y－)减小C．若取0.188g的AgY(相对分子质量为188)固体放入100mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y－的物质的量浓度为1.0×10－2mol·L－1D．往C选项的溶液中加入1mL0.1mol·L－1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0.188gAgY固体放入100mL水中，不能完全溶解，该饱和溶液中c(Y－)＝1.0×10－6mol·L－1；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溶液中：c(Na＋)＝2c(CO2－3)＋2c(HCO－3)＋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(HCO－3)＋2c(CO2－3)＋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(HCO－3)＋2c(H2CO3)＋c(H＋)。故c(OH－)水＝c(HCO－3)＋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(H2PO－4)c(HPO2－4)c(PO3－4)。(2)多元弱酸的正盐溶液根据弱酸根的分步水解分析，如：Na2CO3溶液中：c(Na＋)c(CO2－3)c(OH－)c(HCO－3)。(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：①NH4NO3溶液，②CH3COONH4溶液，③NH4HSO4溶液，c(NH＋4)由大到小的顺序是③①②。(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0.1mol·L－1的NH4Cl和0.1mol·L－1的氨水混合溶液中，各离子浓度的大小顺序为c(NH＋4)c(Cl－)c(OH－)c(H＋)。在该溶液中，NH3·H2O的电离与NH＋4的水解互相抑制，但NH3·H2O的电离程度大于NH＋4的水解程度，溶液呈碱性，c(OH－)c(H＋)，同时c(NH＋4)c(Cl－)。讨论点溶度积的应用溶解平衡：AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)表达式：Ksp＝[c(An＋)]m·[c(Bm－)]n应用QcKsp：溶液过饱和，生成沉淀；Qc＝Ksp：溶液饱和，沉淀溶解平衡；QcKsp：溶液未饱和，无沉淀生成。易误点Ksp与溶解性误认为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。弱电解质电离平衡的分析考向立意1.考查电离平衡的特征和电离平衡常数的意义。2.考查改变条件对电离平衡的影响及各微粒浓度的变化规律。【例证1】(海南高考化学)已知室温时，0.1mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是()。A．该溶液的pH＝4B．升高温度，溶液的pH增大C．此酸的电离平衡常数约为1×10－7D．由HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的106倍点拨根据HA在水中的电离度可算出c(H＋)＝0.1×0.1%mol·L－1＝10－4mol·L－1，所以pH＝4；因HA在水中有电离平衡，升高温度促进平衡向电离的方向移动，所以c(H＋)将增大，pH会减小；C选项可由平衡常数表达式算出K＝cH＋·cA－cHA＝1×10－7，所以C无错误；D选项由水电离出的c(H＋)＝10－10mol·L－1。答案B1．弱电解质的电离平衡的特点(1)动态平衡，电离方程式中用“”。如：CH3COOHCH3COO－＋H＋。(2)条件改变，平衡被打破。如在CH3COOH的石蕊溶液中(呈红色)加入固体CH3COONH4，即增大了c(CH3COO－)，平衡左移，c(H＋)变小，使红色变浅。2．(1)影响弱电解质电离平衡常数K的外界因素为温度，浓度对K无影响。(2)相同浓度下，弱酸的电离平衡常数K值越大，酸性越强。3．判断HA是强酸还是弱酸最典型的两种方法：(1)取其钠盐(NaA)溶于水，测其pH，若pH7，则说明HA为弱酸。(2)配制一定物质的量浓度的HA溶液(如：0.01mol·L－1)，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0.1mol·L－1的HX溶液的pH，若pH1，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C．室温下，测1mol·L－1NaX溶液的pH，若pH7，证明HX是弱酸D．在相同条件下，对0.1mol·L－1的盐酸和0.1mol·L－1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0.1mol·L－1HX溶液pH1知，c(H＋)0.1mol·L－1，说明HX只部分电离，HX是弱酸，A项正确；等物质的量浓度的HCl和NaX组成的混合溶液，无论HX是强酸还是弱酸，溶液都显酸性，B项错误；若NaX溶液的pH7，说明盐在水中发生水解，X－＋H2OHX＋OH－，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10mLpH＝3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cCH3COO－cCH3COOH·cOH－不变C．醋酸的电离程度增大，c(H＋)亦增大D．再加入10mLpH＝11的NaOH溶液，混合液pH＝7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＝cCH3COO－·cH＋cCH3COOH＝cCH3COO－cCH3COOH·KWcOH－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10mLpH＝11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：CH3COOHH＋＋CH3COO－。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Ⅰ)下列叙述正确的是()。A．某醋酸溶液的pH＝a，将此溶液稀释1倍后，溶液的pH＝b，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pH7C．1.0×10－3mol·L－1盐酸的pH＝3.0,1.0×10－8mol·L－1盐酸的pH＝8.0D．若1mLpH＝1的盐酸与100mLNaOH溶液混合后，溶液的pH＝7，则NaOH溶液的pH＝11水