熱點11水溶液中的離子平衡考向1電解質溶液中的平衡【真題研磨】典例(2024·新課標卷)常溫下CH2ClCOOH和CHCl2COOH的兩種溶液中,分布系數δ與pH的變化關系如圖所示。[比如:δ(CH2ClCOO-)=c(下列敘述正確的是(D)A.曲線M表示δ(CHCl2COO-)~pH的變化關系B.若酸的初始濃度為0.10mol·L-1,則a點對應的溶液中有c(H+)=c(CHCl2COO-)+c(OH-)

C.CH2ClCOOH的電離常數Ka=10-1.3D.pH=2.08時,電離度α(【審答思維】題干劃線部分關鍵信息解讀關鍵信息信息解讀CH2ClCOOH和CHCl2COOH的兩種溶液和曲線M兩者均為弱酸,—Cl為吸電子基團,因此氯原子多的羧酸,酸性更強,隨著pH的增大,CH2ClCOOH、CHCl2COOH濃度減小,CH2ClCOO-、CHCl2COO-濃度增大,曲線M表示δ(CH2ClCOO-)~pH的變化關系

酸的初始濃度為0.10mol·L-1,a點對應的溶液δ(酸分子)=δ(酸根離子)=0.5時的pH分別約為1.3、2.8。Ka(CHCl2COOH)≈10-1.3、Ka(CH2ClCOOH)≈10-2.8。

c0(CHCl2COOH)=0.1mol·L-1,若溶液中溶質只有CHCl2COOH,則c(CHCl2COO-)=c(H+)≈Ka(CHCl2COOH)·c0(CHCl2COOH)=10-1.15mol·L-1。a點對應的c(H+)=0.1mol·L-1,根據電荷守恒【失分警示】溶液的堿性越強,弱酸的電離平衡向正向移動,弱酸的電離程度增大,從而根據曲線的變化趨勢判斷曲線所代表的微粒。【考場技法】從“定性”和“定量”兩個角度分析外界條件改變時電離平衡的移動1.從定性角度分析電離平衡理解勒夏特列原理——平衡向“減弱”這種改變的方向移動,移動結果不能“抵消”或“超越”這種改變。2.從定量角度分析電離平衡理解濃度商規則——當Qc>K時,平衡逆向移動;當Qc=K時,處于平衡狀態;Qc<K時,平衡正向移動。【多維演練】1.★★★(水解平衡移動)已知[Fe(H2O)6]3+呈淡紫色。為探究鐵鹽溶液呈黃色的原因,進行了實驗。結合實驗事實,下列分析錯誤的是(D)序號實驗操作現象①向2mL較濃硫酸中滴加2滴飽和FeSO4溶液溶液變淡紫色②向2mL0.05mol·L-1Fe2(SO4)3中滴加少量3mol·L-1H2SO4溶液黃色變淺A.實驗①中Fe2+被氧化為[Fe(H2O)6]3+B.實驗①使用較濃硫酸因其酸性強且含水量少,能抑制Fe3+水解C.由實驗可知鐵鹽溶液呈黃色可能是Fe3+水解導致D.由實驗①和②推測OH-的配位能力比H2O弱2.★★★(電離平衡移動)已知:NH2OH、苯酚分別為一元弱堿和一元弱酸。25℃時,將10mL濃度均為0.1mol·L-1的NH2OH、苯酚兩種溶液分別加水稀釋的曲線如圖所示,V是溶液體積(mL)。pOH=-lgc(OH-)。下列說法正確的是(D)A.曲線m為NH2OH溶液加水稀釋的曲線B.lgV=1時,水的電離程度:NH2OH>苯酚C.同濃度同體積的NH2OH和苯酚混合后溶液顯酸性D.電離常數:Kb(NH2OH)>Ka(苯酚)3.★★★★(電離平衡與水解平衡)草酸(H2C2O4)是一種二元弱酸。常溫下向H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液,混合溶液里lgX[X表示c(HC2O4-)A.直線Ⅰ中X表示的是cB.直線Ⅰ、Ⅱ的斜率均為1C.c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(H2C2D.c(Na+)=c(HC2O4-)+2c(C2O4考向2水溶液中離子濃度的大小關系【真題研磨】典例(2024·湖南選擇考)常溫下Ka(HCOOH)=1.8×10-4,向20mL0.10mol·L-1NaOH溶液中緩慢滴入相同濃度的HCOOH溶液,混合溶液中某兩種離子的濃度隨加入HCOOH溶液體積的變化關系如圖所示,下列說法錯誤的是(D)A.水的電離程度:M<NB.M點:2c(OH-)=c(Na+)+c(H+)C.當V(HCOOH)=10mL時,c(OH-)=c(H+)+2c(HCOOH)+c(HCOO-)D.N點:c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)>c(HCOOH)【審答思維】題干劃線部分關鍵信息解讀關鍵信息信息解讀某兩種離子的濃度隨加入HCOOH溶液體積的變化關系兩條曲線中,其中一條起點為0.10mol·L-1,終點為0,為OH-,另一條曲線的起點為0,終點時約為0.05mol·L-1,為HCOO-水的電離程度酸或堿對水的電離起到抑制作用,可水解的鹽對水的電離起到促進作用M點橫坐標為10mL,且此時溶液中的OH-與HCOO-濃度相等N點兩者恰好完全中和【失分警示】本題在分析圖像時易忽略圖像的特殊的點,從而無法從圖像中提取有效信息并進行解題。模型建構巧抓“五個點”突破酸堿中和滴定問題抓反應的“起始”點判斷酸、堿的相對強弱抓反應的“一半”點判斷是哪種溶質的等量混合抓溶液的“中性”點判斷溶液中溶質的成分及哪種物質過量或不足抓“恰好”反應點判斷生成的溶質成分及溶液的酸堿性抓反應的“過量”點判斷溶液中的溶質,判斷哪種物質過量【考場技法】1.離子濃度大小比較中的三個“守恒”(1)電荷守恒電解質溶液中,陽離子的電荷總數與陰離子的電荷總數相等,溶液呈電中性。例如:Na2CO3溶液中,c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(C(2)物料守恒電解質溶液中,各原子的數目一定,符合原子守恒。例如:Na2CO3溶液中,c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(3)質子守恒根據H2OH++OH-可知,由水電離出的c(H+)與c(OH-)始終相等,水電離出的H+或OH-雖與其他離子結合以不同的形式存在,但其總量不變。例如:K2S溶液中,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)2.離子濃度大小比較時守恒式的選擇粒子濃度關系思考套用公式一邊全為陰離子,另一邊全為陽離子電荷守恒式一邊微粒全含有一種元素,另一邊微粒全含另一種元素物料守恒式一邊微粒能電離H+,另一邊微粒能結合H+質子守恒式兩邊沒有明顯特征三守恒式結合【多維演練】1.★★(溶液中離子濃度關系)次磷酸(H3PO2)是一種一元弱酸,與等濃度等體積的NaOH完全反應后生成NaH2PO2,下列敘述錯誤的是(D)A.NaH2PO2溶液中存在:c(H2PO2-)+c(OH-)=c(H+)+c(NaB.H3PO2溶液中存在電離平衡:H3PO2H2PO2-+HC.NaH2PO2溶液中:c(Na+)>c(H2PO2-)>c(OH-)>c(HD.NaH2PO2的水溶液加水稀釋,c(2.★★★(溶液中離子濃度關系)常溫下,向20mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L-1的NaOH溶液,溶液pH與NaOH溶液體積的關系如圖所示。下列說法正確的是(已知:lg3=0.5)(C)A.a點溶液中:c(SO42-)>c(NH4+)>c(H+B.a點至b點過程中,由水電離出的c(H+)一直減小C.在b點和c點之間的某點溶液中存在c(Na+)+c(NH4+)=2c(SD.不考慮混合時溶液體積的變化,n=12.5考向3水溶液中離子平衡圖像分析【真題研磨】典例(2024·黑、吉、遼選擇考)25℃下,AgCl、AgBr和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲線如下圖所示。某實驗小組以K2CrO4為指示劑,用AgNO3標準溶液分別滴定含Cl-水樣、含Br-水樣。已知:①Ag2CrO4為磚紅色沉淀;②相同條件下AgCl溶解度大于AgBr;③25℃時,pKa1(H2CrO4)=0.7,pKa2(H2CrO4)=6.5。pAg=-lg[c(Ag+)/(mol·L-1)]pX=-lg[c(Xn-)/(mol·L-1)](Xn-代表Cl-、Br-或CrO4下列說法錯誤的是(D)A.曲線②為AgCl沉淀溶解平衡曲線B.反應Ag2CrO4+H+2Ag++HCrO4-的平衡常數K=10C.滴定Cl-時,理論上混合液中指示劑濃度不宜超過10-2.0mol·L-1D.滴定Br-達終點時,溶液中c(B【審答思維】題干劃線部分關鍵信息解讀【失分警示】本題的失分點在于無法從圖像中的關鍵之處提取有效信息并利用信息解答相應問題。【考場技法】(一)從微觀、宏觀層面認識常見曲線1.稀釋曲線(1)同體積、同濃度的鹽酸、醋酸加水稀釋加水稀釋一樣的倍數,醋酸的pH大加水稀釋到一樣的pH,鹽酸加的水多(2)同體積、同pH的鹽酸、醋酸加水稀釋加水稀釋一樣的倍數,鹽酸的pH大加水稀釋到一樣的pH,醋酸加的水多(3)稀釋倍數與pH的線性關系①HY為強酸,HX為弱酸②a、b兩點的溶液中:c(X-)=c(Y-)③水的電離程度:d>c>a=b①MOH為強堿,ROH為弱堿②c(ROH)>c(MOH)③水的電離程度:a>b2.滴定曲線氫氧化鈉滴定等濃度等體積的鹽酸、醋酸的滴定曲線鹽酸滴定等濃度等體積的氫氧化鈉,氨水的滴定曲線3.分布分數曲線分布曲線是指以pH為橫坐標、分布系數(即組分的平衡濃度占總濃度的分數)為縱坐標的關系曲線一元弱酸(以CH3COOH為例)二元酸(以草酸H2C2O4為例)δ0為CH3COOH分布系數,δ1為CH3COO-分布系數δ0為H2C2O4分布系數,δ1為HC2O4-分布系數、δ2為C2(二)從數學角度了解對數圖像和負對數圖像1.對數圖像將溶液中某一微粒的濃度[如c(A)]或某些微粒濃度比值[如c(A)c(B)]取對數,即lgc①若c(A)=1[或c(A)c(B)=1]②若c(A)>1[或c(A)c(B)>1]時,lgc(A)或lg[c(A)③若c(A)<1[或c(A)c(B)<1]時,lgc(A)或lg[c(A)c(B2.負對數圖像pH圖像將溶液中c(H+)取負對數:即pH=-lgc(H+),反映到圖像中是c(H+)越大,則pH越小pOH圖像將溶液中c(OH-)取負對數,即pOH=-lgc(OH-),反映到圖像中是c(OH-)越大,則pOH越小pC圖像將溶液中某一微粒濃度[如c(A-)]或某些微粒濃度的比值取負對數,即pC=-lgc(A-),反映到圖像中是c(A-)越大,則pC越小【多維演練】1.★★(傳統滴定圖像)常溫下,將一定濃度的HCl溶液滴加到pH=12的MOH溶液中,溶液的pH與粒子濃度比值的對數關系如圖所示。下列敘述錯誤的是(D)A.MOH的電離常數:Kb(MOH)=1×10-4B.a點溶液中c(M+)=c(MOH)>c(Cl-)>c(OH-)C.水的電離程度:a<b<cD.將c點溶液加水稀釋,c點向b點移動2.★★★(新型滴定圖像)室溫下,向20mL0.5mol·L-1的弱堿(MOH)溶液中逐滴加入濃度為0.25mol·L-1的鹽酸,溶液中lgc(MOH)c(M+)和溶液的pOH[pOH=-lgc(OH-)]A.MCl的水解常數的數量級為10-9B.b點時,c(M+)>c(Cl-)>c(MOH)>c(OH-)>c(H+)C.c點時,2c(M+)+c(MOH)+c(H+)=3c(Cl-)+c(OH-)D.a、b、c、d四點中,b點對應溶液中水的電離程度最大1.★★(弱酸電離及鹽類水解的平衡移動)已知25℃時有關弱酸的電離平衡常數如表:弱酸化學式HFH2SO3電離平衡常數(25℃)Ka=6.8×10-4Ka1=1.3×10-3Ka2=5.6×10-8下列有關說法正確的是(C)A.等物質的量濃度的各溶液pH關系:pH(Na2SO3)<pH(NaF)<pH(NaHSO3)B.將0.1mol·L-1的HF與0.1mol·L-1的NaF等體積混合,混合液pH>7C.Na2SO3溶液中加入足量HF發生反應的離子方程式為SO32-+HF===FD.NaHSO3溶液中部分微粒濃度的大小:c(Na+)>c(HSO3-)>c(H2SO3)>c(S2.★★★(弱電解質的電離平衡)如圖為亞砷酸As(OH)3和酒石酸(H2T,lgKa1=-3.04,lgKa2=-4.37)混合體系中部分物種的c-pH圖(濃度:總As為5.0×10-4mol·L-1,總T為1.0×10-3mol·L-1)。下列說法錯誤的是(D)A.As(OH)3的lgKa1為-9.1B.[As(OH)2T]-的酸性比As(OH)3的強C.pH=3.1時,As(OH)3的濃度比[As(OH)2T]-的高D.pH=7.0時,溶液中濃度最高的物種為As(OH)33.★★★(溶液中離子濃度守恒和大小關系)在50mL2mol·L-1的NaOH溶液中,通入VL(標準狀況)CO2,下列說法錯誤的是(B)A.若V=1.12L,所得溶液中一定有c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+cB.若1.12L<V<2.24L,所得溶液中一定有c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>C.若V=2.24L,所得溶液中一定有c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)-c(CO3D.若V=2.24L,所得溶液中一定有c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c4.★★★(離子濃度大小比較)28℃時,向10mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中逐滴滴入0.1mol·L-1NaOH溶液(不考慮氨氣的揮發),溶液的pH與加入的NaOH溶液體積關系如圖所示,下列說法正確的是(D)A.P點pH<7的主要原因是NH4B.M點和Q點水的電離程度:M<QC.M點c(NH4+)+c(Na+)=2c(SD.Q點2c(NH4+)+2c(NH3·H2O)=c(Na5.★★★(分布系數圖像)二元弱堿M(OH)2在常溫下的水溶液里,微粒的分布分數(δ)隨pH的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是(A)A.常溫下,M(OH)2的二級電離常數的數量級為10-4B.常溫下,等物質的量的M(OH)2和M(OH)Cl組成的混合溶液顯堿性C.M(OH)2與少量的硫酸反應得到的鹽為[M(OH)]2SO4D.MCl2溶液中,c(H+)=c{[M(OH)]+}+2c[M(OH)2]+c(OH-)6.★★★(對數圖像)25℃時,向一定濃度的N2H6Cl2溶液中滴入NaOH溶液,粒子濃度與混合溶液pH的變化關系如圖所示。已知:肼在水中的電離方程式:N2H4+H2ON2H5++OH-,N2H5++H2ON2H62++OH-;pY=-lgY,Y表示c(A.曲線Ⅰ表示c(N2B.N2H4的第一步電離的平衡常數的數量級為10-4C.pH=8.39時,c(N2H5+)>c(N2H62+)>c(ND.pH=9.93時,c(Na+)>3c(N2H57.★★★(對數圖像)25℃時,某混合溶液中c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.01mol·L-1,由水電離出的c水(H+)的對數lgc水(H+)與lgc(HA-)cA.曲線L1表示lgc水(H+)與lgc(B.Y點時存在c(H2A)=c(HA-)=c(A2-)C.Ka1(H2A)=10-6D.Z點時溶液的pH=78.★★★★(電離平衡與水解平衡綜合應用)已知pc(CH3COOH)c(CH3COO-)