电解质溶液是高考的必考题型,多以选择题的形式进行命题,涉及的内容很多,如三大平衡的影响因素;以电离平衡常数为载体考查电解质的强弱及对应盐的水解强弱和相关计算;以酸碱中和滴定为载体,考查“强”滴“弱”过程中微粒浓度的变化以及其他相关知识;以图像为载体,考查微粒浓度关系和三大守恒定律的运用,以某些难溶电解质为命题点,结合图像考查溶度积Ksp的应用和计算等。
在复习中,要能利用平衡移动原理分析外界条件改变对溶液中电离平衡、水解平衡、溶解平衡产生的影响,把握其本质。从解题方法的角度讲,物料守恒、电荷守恒、质子守恒等变形是命题的热点;从能力的角度讲,考查学生发散思维和思维的深刻性是命题考试一贯坚持的原则。
角度一 溶液中三大平衡及影响因素
1.三大平衡及影响因素
平衡类型 电离平CH3COOH CH3COO-+H+ 水解平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH- 沉淀溶解平衡AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
研究对象 弱电解质溶液 能水解的盐溶液 难溶电解质
影响因素 升温 促进电离 Ka 增大 促进水解 Kh增大 若难溶物的溶解度与温度成正比,促进溶解;反之,则抑制溶解 若难溶物的溶解度与温度成正比,Ksp增大;反之,则Ksp减小
加水 促进电离 Ka 不变 促进水解 Kh不变 促进溶解 Ksp不变
加入相应离子 加入CH3COONa或盐酸,抑制电离 Ka 不变 加入CH3COOH或NaOH,抑制水解 Kh不变 加入AgNO3或NaCl,抑制溶解 Ksp不变
加入反应离子 (或物质) 加入OH-,促进电离 Ka不变 加入H+,促进水解 Kh不变 加入氨水,促进溶解 Ksp不变
2.影响水电离程度大小的常考因素
3.溶液中离子浓度大小比较
(1)紧扣两个微弱
弱电解质的电离是微弱的,大多数盐的水解也是微弱的。
(2)牢记三大守恒
①电荷守恒:电解质溶液中阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数。
如:(NH4)2CO3与NH4HCO3的混合溶液中一定有
c(NH)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)。
②物料守恒:物质发生变化前后,有关元素的存在形式不同,但元素的种类和原子数目保持不变,可解决电解质溶液中离子、分子的物质的量浓度或物质的量的关系。
如:0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中一定有c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1。
0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液等体积混合一定有c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)=0.1 mol·L-1。
③质子守恒:在电离或水解过程中,会发生质子(H+)转移,但质子转移过程中其数量保持不变。
将混合溶液中的电荷守恒式和物料守恒式相联立,通过代数运算消去其中未参与平衡移动的离子,即可推出溶液中的质子守恒式。
1.(2021·江苏1月适应性考试,12)室温下,通过下列实验探究Na2CO3溶液的性质。
实验 实验操作和现象
1 用pH试纸测定0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液的pH,测得pH约为12
2 向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中加入过量0.2 mol·L-1 CaCl2溶液,产生白色沉淀
3 向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中通入过量CO2,测得溶液pH约为8
4 向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加几滴0.05 mol·L-1 HCl,观察不到实验现象
下列有关说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中存在c(OH-) =c(H+) +2c(H2CO3) +c(HCO)
B.实验2反应静置后的上层清液中有c(Ca2+ )·c(CO)<Ksp(CaCO3)
C.实验3得到的溶液中有c(HCO)<c(CO)
D.实验4中反应的化学方程式为H++OH-===H2O
答案 A
解析 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO),故A正确;实验2反应静置后的上层清液是饱和溶液,此时达到沉淀溶解平衡,c(Ca2+)·c(CO)=Ksp(CaCO3),故B错误;向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中通入过量CO2,发生反应:Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3, HCO水解程度大于电离程度,溶液显碱性,但水解和电离的部分还是少量,所以c(HCO)>c(CO),故C错误;向0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加几滴
0.05 mol·L-1 HCl,反应的化学方程式为Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,故D错误。
2.(2020·江苏,14改编)室温下,将两种浓度均为0.10 mol·L-1的溶液等体积混合,若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是( )
A.NaHCO3—Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(OH-)
B.氨水—NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.CH3COOH—CH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(Na+)>c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.H2C2O4—NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)>c(Na+)+c(C2O)+c(OH-)
答案 A
解析 A项,溶液呈碱性,说明CO水解的程度大于HCO电离的程度,因此c(HCO)>c(CO),CO的水解是微弱的,溶液中仍有大量的CO,则c(CO)>c(OH-),正确;B项,由电荷守恒可知,c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),物料守恒为c(NH3·H2O)+c(NH)=2c(Cl-),两式联立消去c(Cl-)可得:c(NH)+2c(H+)=c(NH3·H2O)+2c(OH-),错误;C项,溶液呈酸性,说明CH3COOH电离的程度大于CH3COO-水解的程度,则溶液中微粒浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+),错误;D项,由电荷守恒知,c(H+)+
c(Na+)=c(HC2O)+2c(C2O)+c(OH-),由物料守恒知,2c(Na+)=c(HC2O)+c(C2O)+c(H2C2O4),两式相减得c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O)+c(OH-),错误。
3.(2021·全国甲卷,12)已知相同温度下,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)。某温度下,饱和溶液中-lg[c(SO)]、-lg[c(CO)]与-lg[c(Ba2+)]的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10
C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中=
答案 B
解析 由题可知,曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系,由题分析可知,曲线①为BaSO4的沉淀溶解曲线,选项A错误;曲线①为BaSO4溶液中-lg[c(Ba2+)]与-lg[c(SO)]的关系,由图可知,当溶液中-lg[c(Ba2+)]=3时,-lg[c(SO)]=7,则-lg[Ksp(BaSO4)]=7+3=10,因此Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,选项B正确;向饱和BaCO3溶液中加入适量BaCl2固体后,溶液中c(Ba2+)增大,根据温度不变则Ksp(BaCO3)不变可知,溶液中c(CO)将减小,因此a点将沿曲线②向左上方移动,选项C错误;由图可知,当溶液中c(Ba2+)=10-5.1时,两溶液中==,选项D错误。
4.(2021·全国乙卷,13)HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解。实验发现,298 K时c2(M+)~c(H+)为线性关系,如下图中实线所示。
下列叙述错误的是( )
A.溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4mol·L-1
B.MA的溶度积Ksp(MA)=5.0×10-8
C.溶液pH=7时,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
D.HA的电离常数Ka(HA)=2.0×10-4
答案 C
解析 由图可知pH=4,即c(H+)=10×10-5mol·L-1时,c2(M+)=7.5×10-8 mol2·L-2,c(M+)=mol·L-1=×10-4mol·L-1<3.0×10-4mol·L-1,A正确;由图可知,c(H+)=0时,可看作溶液中有较大浓度的OH-,此时A-的水解极大地被抑制,溶液中c(M+)=c(A-),则Ksp(MA)=c(M+)·c(A-)=c2(M+)=5.0×10-8,B正确;MA饱和溶液中,M+不发生水解,A-水解使溶液呈碱性,若使pH=7,需加入酸,会引入其他阴离子,此时c(M+)+c(H+)≠
c(A-)+c(OH-),C错误;Ka(HA)=,当c(A-)=c(HA)时,由物料守恒知c(A-)+c(HA)=c(M+),则c(A-)=,Ksp(MA)=c(M+)·c(A-)==5.0×10-8,则c2(M+)=10×10-8,对应图得此时溶液中c(H+)=2.0×10-4mol·L-1,Ka(HA)==c(H+)=2.0×10-4,D正确。
5.(2021·浙江6月选考,23)取两份10 mL 0.05 mol·L-1的NaHCO3溶液,一份滴加0.05 mol·
L-1的盐酸,另一份滴加0.05 mol·L-1 NaOH溶液,溶液的pH随加入酸(或碱)体积的变化如图,下列说法不正确的是( )
A.由a点可知:NaHCO3溶液中HCO的水解程度大于电离程度
B.a→b→c过程中:c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)逐渐减小
C.a→d→e过程中:c(Na+)D.令c点的c(Na+)+c(H+)=x,e点的c(Na+)+c(H+)=y,则x>y
答案 C
解析 a点溶质为NaHCO3,此时溶液呈碱性,HCO在溶液中电离使溶液呈酸性,HCO在溶液中水解使溶液呈碱性,由此可知,NaHCO3溶液中HCO的水解程度大于电离程度,故A正确;由电荷守恒可知,a→b→c过程溶液中c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)=c(H+)+
c(Na+),滴加NaOH溶液的过程中c(Na+)保持不变,c(H+)逐渐减小,因此c(HCO)+2c(CO)+c(OH-)逐渐减小,故B正确;由物料守恒可知,a点溶液中c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3),向NaHCO3溶液中滴加盐酸过程中有CO2逸出,因此a→d→e过程中c(Na+)> c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3),故C错误;c点溶液中c(H+)+c(Na+)=(0.05+10-11.3)mol·
L-1,e点溶液体积增大1倍,此时溶液中c(H+)+c(Na+)=(0.025+10-4.3)mol·L-1,因此x>y,故D正确。
6.(2021·湖南,9)常温下,用0.100 0 mol·L-1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·
L-1的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是( )
A.该NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
B.三种一元弱酸的电离常数:Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)
C.当pH=7时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)
D.分别滴加20.00 mL盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-)
答案 C
解析 NaX为强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性,则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;弱酸的酸性越弱,电离常数越小,由分析可知,HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱,则三种一元弱酸的电离常数的大小顺序为Ka(HX)>Ka (HY)>Ka(HZ),故B正确;当溶液pH为7时,酸越弱,向盐溶液中加入盐酸的体积越大,酸根离子的浓度越小,则三种盐溶液中酸根离子的浓度大小顺序为c(X-)>c(Y-)>c(Z-),故C错误;向三种盐溶液中分别滴加20.00 mL盐酸,三种盐都完全反应,溶液中钠离子浓度等于氯离子浓度,将三种溶液混合后溶液中存在电荷守恒关系c(Na+)+c(H+)=c(X-)+
c(Y-)+c(Z-)+c(Cl-)+c(OH-),由c(Na+)=c(Cl-)可得:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-
c(OH-),故D正确。
题组一 溶液酸碱性和水的电离程度判断
1.下列说法错误的是( )
A.常温下,pH=2的盐酸和pH=2的醋酸中由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12 mol·L-1
B.pH=4的CH3COOH和pH=4 NH4Cl溶液,水的电离程度相同
C.中和相同体积、相同pH的盐酸和醋酸溶液所需NaOH的物质的量不相同,醋酸消耗NaOH的物质的量多
D.pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的100倍
答案 B
解析 B项中CH3COOH电离抑制水的电离,NH4Cl水解促进水的电离;C项中,醋酸的浓度远大于等体积、等pH的盐酸的浓度。
2.(2020·福建适应性测试)常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4 溶液中逐滴加入 0.1 mol·
L-1的NaOH溶液,溶液中由水电离出的c水(H+)与所加NaOH 溶液的体积的关系如图所示。下列分析正确的是( )
A.c点之前,主要的反应为NH+OH-===NH3·H2O
B.b点和d点对应溶液的pH均为 7
C.常温下,Kb(NH3·H2O)=5×10-5.4
D.d点溶液中,c(Na+)+c(NH)=c(SO)
答案 C
解析 NH4HSO4 和NaOH溶液混合时先发生中和反应,再生成弱电解质NH3·H2O,酸或碱抑制水电离,(NH4)2SO4促进水电离。c点前发生的是中和反应,离子方程式为H++OH-===H2O,故A错误;b点溶质为NH4HSO4、Na2SO4、(NH4)2SO4,c点溶质为Na2SO4、(NH4)2SO4,d点溶质为Na2SO4、(NH4)2SO4、NH3·H2O,所以b和c点呈酸性、d点呈中性,故B错误;当加入20 mL NaOH溶液时,溶质为(NH4)2SO4、Na2SO4,铵根离子水解产生的c(H+)=1.0×
10-5.3mol·L-1,Kb(NH3·H2O)===5×10-5.4,故C正确;d点溶质为Na2SO4、(NH4)2SO4、NH3·H2O,溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(NH)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO),所以c(Na+)+c(NH)=2c(SO),故D错误。
题组二 三大平衡及平衡常数的应用
3.(2020·安徽蚌埠质检)下表是在相同温度下三种酸的一些数据,下列判断正确的是( )
[提示:电离度=n电离(弱电解质)/n总(弱电解质)]
酸 HX HY HZ
浓度/(mol·L-1) 0.12 0.2 0.9 1 1
电离度 0.25 0.2 0.1 0.3 0.5
电离常数 K1 K2 K3 K4 K5
A.在相同温度下,从HX的数据可以说明:弱电解质溶液,浓度越低,电离度越大,且K1>K2>K3=0.01
B.室温时,若在NaZ溶液中加少量盐酸,则的值变大
C.表格中三种浓度的HX溶液中,从左至右c(X-)逐渐减小
D.在相同温度下,电离平衡常数:K5>K4>K3
答案 D
解析 由表中HX的数据可知,弱电解质溶液的浓度越小,HX的电离度越大,电离平衡常数只与温度有关,则K1=K2=K3,A错误;在NaZ溶液中加少量盐酸,Z-结合H+生成HZ,n(Z-)减小,n(HZ)增大,故的值减小,B错误;HX的浓度越大,其电离度越小,但电离产生的c(X-)越大,故表格中三种浓度的HX溶液中,从左至右c(X-)逐渐增大,C错误;相同条件下,弱电解质的电离度越大,则酸性越强,其电离常数越大,故相同温度下,电离平衡常数为K5>K4>K3,D正确。
4.常温下,有下列四种溶液:
① ② ③ ④
0.1 mol·L-1 NaOH溶液 pH=11 NaOH溶液 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液 pH=3 CH3COOH溶液
下列说法正确的是( )
A.由水电离出的c(H+):①>③
B.将③稀释到原来的100倍后,pH与④相同
C.②与④混合后,若溶液呈酸性,则所得溶液中离子浓度可能为c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)
>c(OH-)
D.①与③混合后,若溶液pH=7,则V(NaOH)>V(CH3COOH)
答案 C
解析 NaOH完全电离,CH3COOH部分电离,前者对水的电离抑制程度更大,由水电离出的c(H+):①<③,A项错误;因CH3COOH部分电离,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,则pH>1,稀释100倍后,pH增大,则③的pH与④不同,B项错误;②与④混合后为CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,若溶液呈酸性,则CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,若CH3COOH较多,则c(H+)>c(Na+),结合电荷守恒可知溶液中离子浓度可能为c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-),C项正确;①与③等体积混合时,溶液呈碱性,若呈中性,则③应过量,即V(NaOH)<V(CH3COOH),D项错误。
5.25 ℃时,下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.加水稀释0.1 mol·L-1氨水,溶液中c(H+)·c(OH-)和均不变
B.向饱和AgCl溶液中加入少量AgNO3固体,AgCl的Ksp和溶解度均不变
C.向盐酸中滴加氨水,由水电离出的c(H+)=10-7 mol·L-1时,溶液一定显中性
D.向CH3COONa溶液中加入少量CH3COONa固体,溶液中增大
答案 D
解析 加水稀释0.1 mol·L-1氨水,溶液的pH减小,c(H+)增大,c(OH-)减小,所以增大,A项错误;向饱和AgCl溶液中加入少量AgNO3固体,随着c(Ag+)的增大,AgCl的溶解度会减小,B项错误;盐酸抑制水的电离,氨水与盐酸反应生成的氯化铵促进水的电离,当溶液中盐酸的抑制作用和氯化铵的促进作用相抵消时,溶液中由水电离出的c(H+)=
10-7 mol·L-1,此时溶液显酸性,C项错误;向CH3COONa溶液中加入少量CH3COONa固体,溶液中醋酸钠的浓度增大,碱性增强,pH增大,c(H+)减小,而醋酸的电离平衡常数Ka=,=,所以增大,D项正确。
题组三 粒子浓度大小判断
6.(2019·浙江4月选考,21)室温下,取20 mL 0.1 mol·L-1某二元酸H2A,滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。
已知:H2A===H++HA-,HA-H++A2-。下列说法不正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 H2A溶液中有c(H+)-c(OH-)-c(A2-)=0.1 mol·L-1
B.当滴加至中性时,溶液中c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-),用去NaOH溶液的体积小于10 mL
C.当用去NaOH溶液体积10 mL时,溶液的pH<7,此时溶液中有c(A2-)=c(H+)-c(OH-)
D.当用去NaOH溶液体积20 mL时,此时溶液中有c(Na+)=2c(HA-)+2c(A2-)
答案 B
解析 0.1 mol·L-1H2A溶液存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+2c(A2-)+c(HA-),因而c(H+)-c(OH-)-c(A2-)=c(A2-)+c(HA-)=0.1 mol·L-1,A项正确;若NaOH溶液用去10 mL,反应得到NaHA溶液,由于HA-H++A2-,溶液显酸性,因而滴加至中性时,需要加入超过10 mL的NaOH溶液,B项错误;当用去NaOH溶液体积10 mL时,得到NaHA溶液,溶液的pH<7,存在质子守恒:c(A2-)=c(H+)-c(OH-),C项正确;当用去NaOH溶液体积20 mL时,得到Na2A溶液,根据物料守恒有c(Na+)=2c(HA-)+2c(A2-),D项正确。
7.(2020·山西运城一模)室温下用等浓度的NaOH溶液滴定25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
已知:①Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2
Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5
②设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)
A.滴入NaOH溶液体积约为25.00 mL时,c(Na+)>c(H2C2O4)>c(C2O)>c(H+)
B.pH=7的溶液:c(Na+)=c(C2O)+c(HC2O)
C.当c(Na+)=2c(总)时,c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+c(H2C2O4)
D.0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液:c(H+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4)
答案 D
解析 由信息知H2C2O4是二元弱酸,NaOH是一元强碱,所以用等浓度的NaOH溶液滴定25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液,滴入NaOH溶液体积为25.00 mL时,NaOH和草酸按1∶1反应,溶质为NaHC2O4,HC2O既会水解,又会电离,HC2O的水解常数Kh==≈1.85×10-13,HC2O的电离常数为Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5,则HC2O的电离程度大于水解程度,故此时溶液显酸性且溶液中c(C2O)>c(H2C2O4),A错误;根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(C2O)+c(HC2O)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=2c(C2O)+c(HC2O),B错误;c(Na+)=2c(总)=2[c(H2C2O4)+c(HC2O)+c(C2O)],即此时溶质为Na2C2O4,Na2C2O4溶液中质子守恒为c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+2c(H2C2O4),C错误;0.100 0 mol·L-1 H2C2O4溶液中的电荷守恒关系为c(H+)=2c(C2O)+c(HC2O)+c(OH-),物料守恒关系为0.100 0 mol·L-1=c(H2C2O4)+c(C2O)+c(HC2O),用电荷守恒关系式-物料守恒关系式可得:c(H+)=0.100 0 mol·L-1+c(C2O)+c(OH-)-c(H2C2O4),D正确。