专题七　水溶液中的离子反应与平衡章末能力整合七 学案（含解析）2026届高三化学一轮总复习

专题七　水溶液中的离子反应与平衡
章末能力整合七
一、 25 ℃时水溶液中由水电离出的氢离子、氢氧根离子浓度
二、 溶液中离子浓度与分布分数的关系
1. 分布曲线：是指以pH为横坐标，分布分数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标，分布分数与溶液pH之间的关系曲线。
2. 弱酸分布分数与微粒主要存在形式
3. 分布曲线的分析方法
例：H2A为二元弱酸。20 ℃时，配制一组c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.100 mol·L－1的H2A和NaOH的混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。特别说明：
(1)M点：c(H2A)＝c(HA－)
M点之前：c(H2A)>c(HA－)>c(A2－)
(2)N点：c(HA－)＝c(A2－)
N点之后：c(A2－)>c(HA－) c(H2A)
(3)P点：c(H2A)＝c(A2－)
c(H2A)＋c(A2－)A～Q发生的主要离子方程式：H2A＋OH－===HA－＋H2O
Q点后发生的主要离子方程式：HA－＋OH－===A2－＋H2O
三、 有关混合溶液(缓冲溶液)中微粒浓度与pH的关系
1. 原理推导
一组HA(酸)—NaA(盐)混合溶液中，Ka＝ c(H＋)＝Ka· pH＝pKa＋p
2. 实例展示
25 ℃时，c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.1 mol·L－1的一组醋酸、醋酸钠混合溶液；溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO－)与pH的关系如图：
(1)W点：＝1，
p＝0，Ka＝c(H＋)＝10－4.75，
pH＝pKa＋p＝4.75。
(2)变化：
①在W点，加水将混合溶液稀释10倍，基本不变，p≈0，pH＝pKa＋p≈pKa＝4.75，pH基本不变。
②在W点，加一定量的HCl，使＝，
pH＝pKa＋p＝4.75－1＝3.75。
③在W点，加一定量的NaOH，使＝，
pH＝pKa＋p＝4.75＋1＝5.75。
3. 结论
(1)溶液pH的相对稳定(缓冲溶液)：弱酸(或弱碱)及其盐组成的混合溶液，能在一定程度上减轻、抵消外加强酸或强碱对溶液酸碱度的影响，从而保持溶液pH的相对稳定。
(2)公式：
①HA(酸)＋NaA(盐)(溶液)
pH＝pKa＋p
②BOH(碱)＋BCl(盐)(溶液)
pOH＝pKb＋p
4. 类似的缓冲溶液
NH3·H2O—NH4Cl混合溶液
Na2CO3—NaHCO3混合溶液
　　　　　　　　　　　　　　　　
类型1　水溶液中由水电离出的氢离子、氢氧根离子浓度
1. 25 ℃时，等体积的下列溶液中水电离出的H＋数目最多的是(　　)
A. pH＝8的Na2SO3溶液
B. pH＝5的盐酸
C. 0.1 mol·L－1的NaCl溶液
D. 0.1 mol·L－1的KOH溶液
2. 25 ℃时，向10 mL 0.2 mol·L－1 H2X溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液，滴加过程中pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A. X2－的水解常数Kh1(X2－)≈1.5×10－5
B. b点：c(HX－)C. c点：c(Na＋)>c(HX－)＋2c(X2－)
D. 加水稀释c点溶液，水电离出的c(H＋)·c(OH－)减小
3. 25 ℃时，①pH＝2的CH3COOH溶液；②pH＝2的H2SO4溶液；③pH＝12的氨水；④pH＝12的NaOH溶液，有关上述溶液的比较中，正确的是(　　)
A. 将②、④溶液混合后，溶液pH＝7，则消耗溶液的体积：②<④
B. 水电离的c(H＋)：①＝②＝③＝④
C. 将①溶液与④溶液等体积混合后，pH>7
D. 向10 mL上述四溶液中各加入90 mL水后，溶液的pH：③>④>①>②
4. 25 ℃时，现有0.005 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，进行下列实验，下列说法正确的是(　　)
A. 若取少量该溶液加热至T ℃时，pH＝11，此时Kw＝10－12
B. 该溶液与pH＝3的硝酸以体积比为1∶9混合后溶液的pH为10(假设体积具有加和性)
C. 该溶液中水电离的c(H＋)与pH＝4的稀醋酸中水电离的c(H＋)之比为1∶10
D. 该溶液与pH＝12的NH3·H2O溶液分别等比例稀释后，前者的pH大
类型2　溶液中离子浓度与分布分数的关系
5. (2024·晋城高三上期末)常温下，用0.2 mol·L－1盐酸滴定25.00 mL 0.2 mol·L－1 NH3·H2O溶液，所得溶液pH、NH和NH3·H2O的分布分数δ[平衡时某含氮微粒的浓度占含氮微粒总浓度的分数，如NH的分布分数δ(NH)＝eq \f(c（NH）,c（NH）＋c（NH3·H2O）)]与滴加盐酸体积的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A. 曲线c代表滴定过程中pH的变化
B. M点离子浓度从大到小的顺序为c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)
C. NH的水解常数为10－4.74
D. 曲线上任意都存在c(NH)＋c(NH3·H2O)＝0.2 mol·L－1
6. (2024·湖北二模)H3RO3为三元弱酸，在溶液中存在多种微粒形态。将NaOH溶液滴到1 mol·L－1 H3RO3溶液中，各种含R微粒的分布分数δ[如δ(HRO)＝eq \f(c（HRO）,c（H3RO3）＋c（H2RO）＋c（HRO）＋c（RO）)]随pH变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. H3RO3的Ka1＝10－8.51
B. 当pH调至11～12时发生反应的离子方程式为：H3RO3＋OH－===H2RO＋H2O
C. pH＝12.8时，溶液中2c(HRO)＋4c(RO)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)
D. pH＝14时，溶液中c(RO)>c(HRO)>c(H2RO)>c(OH－)>c(H＋)
7. 已知pKa＝－lg Ka，25 ℃时，H2R的pKa1＝1.85，pKa2＝7.22。用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL H2R溶液，溶液中H2R、HR－、R2－的分布分数δ随pH变化曲线及滴定曲线如下图(忽略滴定过程中温度的变化)。[如R2－分布分数：δ(R2－)＝]下列说法错误的是(　　)
A. 两次突变，应选用不同的指示剂
B. pH＝8时：c(Na＋)>c(R2－)>c(HR－)
C. b点溶液c(R2－)＋c(HR－)＋c(H2R)＝c(Na＋)
D. c2(HR－)8. 25 ℃时，RCOOH溶液中酸分子(RCOOH)分布分数α(RCOOH)＝；X酸(XCOOH)与Y酸(YCOOH)中酸分子的分布分数与pH的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 酸性强弱：XCOOHB. 25 ℃时，＝100.95
C. 等体积pH＝3的XCOOH溶液和YCOOH溶液分别和等浓度的NaOH溶液反应，XCOOH溶液消耗的NaOH溶液体积大
D. 等物质的量的XCOOH和YCOOH加入NaOH溶液恰好中和，所得溶液中：c(Na＋)>c(YCOO－)>c(XCOO－)>c(OH－)>c(H＋)
9. 甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一，25 ℃时，甘氨酸溶液中NHCH2COOH、NH2CH2COOH、NH2CH2COO－的分布分数与溶液pH关系如图(分布分数即各组分的平衡浓度占总浓度的分数)。下列说法正确的是(　　)
A. 甘氨酸只有酸性
B. 曲线a代表NH2CH2COOH
C. NH2CH2COOH＋H2O??NHCH2COOH＋OH－的平衡常数K＝10－2.35
D. NH2CH2COOK溶液中，所含离子浓度关系为：c(K＋)>c(NH2CH2COO－)>c(OH－)>c(H＋)
类型3　混合溶液(缓冲溶液)中微粒浓度与pH的关系
10. 缓冲溶液指的是由弱酸及其盐或弱碱及其盐组成的混合溶液，能在一定程度上减轻外加强酸或强碱对溶液酸碱度的影响，从而保持溶液的pH相对稳定，其中当酸和盐浓度相等时缓冲能力最强。常温下，由HOCH2COOH(简写为HA)及其钠盐组成缓冲溶液，溶液中c(A－)＋c(HA)＝0.1 mol·L－1，调节溶液的pH，测得含碳粒子浓度与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A. L1代表c(HA)与pH的关系
B. 常温下，M点时混合液缓冲能力最强
C. 浓度均为0.1 mol·L－1的HA和NaA溶液等体积混合，混合液pH为3.83
D. 常温下，pH＝3、pH＝5的HA溶液中水的电离程度之比为1∶100
章末能力整合七
1. A　解析：四种溶液等体积，则仅需要比较四种溶液中水电离出的c(H＋)即可，据此分析回答问题；pH＝8的Na2SO3溶液中c(H＋)＝10－8 mol·L－1，则c(OH－)＝＝＝10－6 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝c(OH－)＝10－6 mol·L－1；pH＝5的盐酸中c(H＋)＝10－5 mol·L－1，则c(OH－)＝＝＝10－9 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝c(OH－)＝10－9 mol·L－1；0.1 mol·L－1 NaCl溶液显中性，则由水电离出的c(H＋)＝10－7 mol·L－1；0.1 mol·L－1的KOH溶液中c(OH－)＝10－1 mol·L－1，则c(H＋)＝＝＝10－13 mol·L－1；由此可得水电离出的H＋数目最多的是pH＝8的Na2SO3溶液。故选A。
2. B　解析：向10 mL 0.2 mol·L－1 H2X溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液，当滴入20 mL氢氧化钠时反应生成Na2X，此时c(X2－)≈ mol·L－1，Kh1(X2－)＝＝＝1.5×10－5，故A正确；b点溶液为中性，根据Kh1(X2－)＝≈1.5×10－5，则＝>1，所以c(HX－)>c(X2－)，故B错误；c点溶液为碱性，氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，根据电荷守恒可知c(Na＋)>c(HX－)＋2c(X2－)，故C正确；c点溶液中溶质是Na2X，该溶液水解显碱性，加水稀释溶液碱性减弱，即水电离的c(OH－)减小，水电离出的c(OH－)水＝c(H＋)水，则水电离出的c(H＋)·c(OH－)减小，故D正确。故选B。
3. B　解析：pH＝2的硫酸溶液中氢离子浓度为10－2 mol·L－1，pH＝12的氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度为10－2 mol·L－1，硫酸为强酸、氢氧化钠为强碱，则②、④溶液等体积混合后溶液pH＝7，故A错误；酸在溶液中电离出的氢离子抑制水的电离，碱电离出的氢氧根离子也抑制水的电离，水电离出的氢离子浓度总是等于水电离出的氢氧根离子浓度，由题意可知，酸溶液中氢离子浓度和碱溶液中氢氧根离子浓度都为10－2 mol·L－1，则四种溶液中水电离出的氢离子浓度相等，均为10－12 mol·L－1，故B正确；醋酸是弱酸，在溶液中部分电离，pH＝2的醋酸溶液浓度大于10－2 mol·L－1，氢氧化钠是强碱，在溶液中完全电离，pH＝12的氢氧化钠溶液浓度为10－2 mol·L－1，则将①溶液与④溶液等体积混合后，醋酸过量，溶液呈酸性，溶液pH小于7，故C错误；pH相同的酸稀释相同倍数时，强酸溶液pH变化大，则pH都为2的醋酸和硫酸溶液稀释相同倍数后，醋酸溶液pH小于硫酸溶液，pH相同的碱稀释相同倍数时，强碱溶液pH变化大，则pH都为12的氨水和氢氧化钠溶液稀释相同倍数后，氨水溶液的pH大于氢氧化钠溶液，所以稀释后溶液的pH的大小顺序为③>④>②>①，故D错误。故选B。
4. B　解析：0.005 mol·L－1 Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.01 mol·L－1，pH＝11，c(H＋)＝10－11 mol·L－1，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－13，A错误；该溶液与pH＝3的硝酸以体积比为1∶9混合，c(OH－)＝ mol·L－1＝10－4 mol·L－1，pH＝10，B正确；0.005 mol·L－1 Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.01 mol·L－1，水电离的氢离子浓度为 mol·L－1＝10－12 mol·L－1，pH＝4的稀醋酸中水电离的氢离子浓度为 mol·L－1＝10－10 mol·L－1，二者之比为1∶100，C错误；二者pH相同，氨水在稀释过程中不断电离出氢氧根离子，故稀释后氨水氢氧根浓度大，pH大，D错误。故选B。
5. B　解析：随着V(HCl)的增大，溶液中c(NH3·H2O)减小，c(NH)增大，则溶液中δ(NH3·H2O)减小，δ(NH)增大，滴定过程中pH会发生突变，则曲线b代表pH，曲线a代表δ(NH)，曲线c代表δ(NH3·H2O)；NH3·H2O的电离常数表达式为Kb(NH3·H2O)＝eq \f(c（NH）·c（OH－）,c（NH3·H2O）)，M点时c(NH)＝c(NH3·H2O)，pH＝9.26，则Kb(NH3·H2O)＝c(OH－)＝＝10－4.74，Kh(NH)＝＝10－9.26；据此分析解题。由分析可知，曲线b代表滴定过程中pH的变化，故A错误；M点时，c(NH)＝c(NH3·H2O)，由分析可知，NH3·H2O的电离常数大于NH的水解常数，所以此时溶液呈碱性，根据电荷守恒：c(Cl－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(NH)，则c(Cl－)＜c(NH)，即存在关系c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)，故B正确；由分析可知，Kh(NH)＝＝10－9.26，故C错误；开始滴定时，存在物料守恒c(NH)＋c(NH3·H2O)＝0.2 mol·L－1，当25 mL盐酸时为滴定终点，溶质为NH4Cl，存在物料守恒关系c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)＝0.1 mol·L－1，故D错误。故选B。
6. C　解析：因为H3RO3为三元弱酸，电离过程分步进行，则图中a、b、c、d分别表示H3RO3、H2RO、HRO、RO分布分数随pH变化曲线，据此解答。图中pH＝9.22时，c(H3RO3)＝c(H2RO)，则H3RO3的Ka1＝eq \f(c（H＋）·c（H2RO）,c（H3RO3）)＝c(H＋)＝10－9.22，A错误；由图可知，当pH调至11～12时，c(H2RO)迅速减小，c(HRO)迅速增大，则H2RO与OH－反应生成HRO，发生反应的离子方程式为：H2RO＋OH－===HRO＋H2O，B错误；pH＝12.8时，溶液中由电荷守恒得：c(H2RO)＋2c(HRO)＋3c(RO)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，且c(H2RO)＝c(RO)，则2c(HRO)＋4c(RO)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(Na＋)，C正确；pH＝14时，c(OH－)＝1 mol·L－1，且由图可知：c(RO)>c(HRO)>c(H2RO)，且各种含R微粒的浓度都小于1 mol·L－1，则溶液中c(OH－)>c(RO)>c(HRO)>c(H2RO)，D错误。故选C。
7. D　解析：根据图像可知，第一次滴定突变时溶液呈酸性，所以可以选择甲基橙作指示剂，第二次滴定突变时溶液呈碱性，所以可以选择酚酞作指示剂，故A正确；根据图像可知，pH＝8时，溶液中含有Na2R和NaHR，此时δ(R2－)>δ(HR－)，则c(Na＋)>c(R2－)>c(HR－)，故B正确；由图可知，b点溶质为NaHR，则存在物料守恒：c(R2－)＋c(HR－)＋c(H2R)＝c(Na＋)，故C正确；H2R的pKa1＝1.85，pKa2＝7.22，则＝·＝＝>1，则c2(HR－)>c(R2－)·}，故D错误。故选D。
8. B　解析：结合图像及α(RCOOH)＝可知，pH＝2.8时，c(XCOOH)＝c(XCOO－)，pH＝3.75时，c(YCOOH)＝c(YCOO－)，则Ka(XCOOH)＝＝c(H＋)＝10－2.8，Ka(YCOOH)＝＝c(H＋)＝10－3.75，据此解答；根据分析，Ka(XCOOH)>Ka(YCOOH)，则XCOOH酸性较强，A错误；＝＝100.95，B正确；酸性XCOOH>YCOOH，等体积pH＝3的XCOOH溶液和YCOOH溶液，YCOOH溶液的物质的量浓度大，消耗的NaOH溶液体积大，C错误；等物质的量的XCOOH和YCOOH加入NaOH溶液恰好中和，所得溶液中溶质为等物质的量的XCOONa、YCOONa，因酸性：XCOOH>YCOOH，则水解程度：XCOO－c(YCOO－)，D错误。故选B。
9. D　解析：甘氨酸中含有氨基和羧基，氨基显碱性，羧基显酸性，在酸性条件下，存在的形式为NHCH2COOH，随着pH增大，逐步转化成NH2CH2COOH，最终转化成NH2CH2COO－，从而确定曲线a代表NHCH2COOH，曲线b代表为NH2CH2COOH，曲线c代表NH2CH2COO－，据此解答。甘氨酸含有氨基和羧基，故具有两性，故A错误；分析可知，a为NHCH2COOH，故B错误；分析a、b交点可知c(NH2CH2COOH)＝c(NHCH2COOH)，此时pH为2.35，K＝c(OH－)＝＝10－11.65，故C错误；NH2CH2COOK溶液中酸根离子NH2CH2COO－会发生水解，故c(K＋)>c(NH2CH2COO－)，此时水解后溶液显碱性，故c(OH－)>c(H＋)，则c(K＋)>c(NH2CH2COO－)>c(OH－)>c(H＋)，故D正确。故选D。
10. C　解析：M点对应的溶液中c(HA)＝c(A－)，代入电离常数表达式可得Ka＝10－3.83。根据Ka＝可推出pH＝3.83＋lg，c(HA)越大，pH越小，故L1代表c(HA)与pH的关系，A项正确；根据信息当酸和盐浓度相等时缓冲能力最强。当c(HA)＝c(A－)时，溶液的缓冲能力最强，B项正确；常温下，A－的水解常数Kh＝＝10－10.17c(HA)，pH>3.83，C项错误；pH＝3、pH＝5的HA溶液中水的电离程度比值为＝＝，D项正确。故选C。