溶液中的三大平衡及影响因素
角度一
1.三大平衡影响因素
高考必备知识
平衡
类型
电离平衡CH3COOH
CH3COO-+H+
水解平衡CH3COO-+
H2O CH3COOH
+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,则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
影响
因素
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,大多数盐类的水解也是微弱的。
(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:
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在变化前后保持不变,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(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。
(3)解题思维流程
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)LiH2PO4溶液中含P元素的粒子有
(2018·天津,6B改编)
(2)常温下,pH=2的H3PO4溶液,加水稀释使电离度增大,溶液pH减小
( )
(2019·全国卷Ⅲ,11C)
(3)常温下,pH=2的H3PO4溶液,加入NaH2PO4固体,溶液酸性增强
( )
(2019·全国卷Ⅲ,11D)
1
2
3
4
5
重练高考真题
×
×
×
(4)碳酸钠可用于去除餐具的油污( )(2018·全国卷Ⅱ,7A)
(5)100 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA( )
(2018·全国卷Ⅱ,11B)
1
2
3
4
5
√
×
2.(2020·天津,7)常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)
>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,
则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1 mol·L-1 Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1 mol·L-1
1
2
3
4
5
√
解析 HCOONa和NaF均属于强碱弱酸盐,越弱越水解,HCOONa的pH较大,所以Ka(HCOOH)<Ka(HF),A项错误;
两溶液等体积混合后pH<7,说明溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),B项正确;
硫化亚铁溶于稀硫酸,而硫化铜不溶于稀硫酸,可得Ksp(FeS)>Ksp(CuS),C项正确;
在1 mol·L-1的Na2S溶液中,根据物料守恒可得c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1 mol·L-1,D项正确。
1
2
3
4
5
3.(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):
B.氨水—NH4Cl混合溶液(pH=9.25): +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+)+
1
2
3
4
5
√
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;
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
4.(2020·浙江7月选考,17)下列说法不正确的是
A.2.0×10-7 mol·L-1的盐酸中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1
B.将KCl溶液从常温加热至80 ℃,溶液的pH变小但仍保持中性
C.常温下,NaCN溶液呈碱性,说明HCN是弱电解质
D.常温下,pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体,溶液pH增大
√
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
解析 对于2.0×10-7 mol·L-1的盐酸中,水电离出的c(H+)相对来说不是很小,不能忽略,故该盐酸中c(H+)>2.0×10-7 mol·L-1,A错误;
升高温度,水的电离程度增大,Kw增大,水电离出的c(H+)增大,则溶液的pH减小,由于KCl是强酸强碱盐,不水解,故其溶液仍呈中性,B正确;
常温下,NaCN溶液呈碱性,说明CN-发生了水解,则HCN为弱电解质,C正确;
常温下,pH为3的醋酸溶液中加入CH3COONa固体,c(CH3COO-)增大,醋酸的电离平衡逆向移动,c(H+)减小,由于Kw不变,则溶液中c(OH-)增大,溶液pH增大,D正确。
5.(2018·北京,11)测定0.1 mol·L-1Na2SO3溶液先升温再降温过程中的pH,数据如右。
实验过程中,取①④时刻的溶
液,加入盐酸酸化的BaCl2溶液
做对比实验,④产生白色沉淀多。
下列说法不正确的是
A.Na2SO3溶液中存在水解平衡:
B.④的pH与①不同,是由 浓度减小造成的
C.①→③的过程中,温度和浓度对水解平衡移动方向的影响一致
D.①与④的Kw值相等
1
2
3
4
5
时刻
①
②
③
④
温度/℃
25
30
40
25
pH
9.66
9.52
9.37
9.25
√
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Kw只与温度有关,D对。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
题组一 溶液的酸碱性及水的电离程度判断
1.(2019·长沙联考)常温下,下列说法不正确的是
A.pH=2与pH=1的CH3COOH溶液中c(H+)之比为1∶10
B.0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中,由水电离的c(H+)为1×10-13 mol·L-1
C.pH=12的NaOH溶液和pH=2的CH3COOH溶液等体积混合后溶液的pH<7
D.等体积pH=2的H2SO4溶液和pH=2的HCl溶液混合后溶液的pH=2
√
精练预测押题
解析 pH=2与pH=1的CH3COOH溶液中,c(H+)分别为0.01 mol·L-1、0.1 mol·L-1,则两溶液中c(H+)之比为1∶10,A项正确;
CH3COOH是弱电解质,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,
由c(OH-)= 可知,该溶液中c(OH-)>1×10-13 mol·L-1,故由水电离的c水(H+)=c(OH-)>1×10-13 mol·L-1,B项错误;
pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=0.01 mol·L-1,pH=2的CH3COOH溶液中c(CH3COOH)>0.01 mol·L-1,二者等体积混合反应后,CH3COOH有剩余,溶液的pH<7,C项正确;
pH=2的H2SO4溶液和pH=2的HCl溶液中c(H+)均为0.01 mol·L-1,则两溶液等体积混合后,溶液中c(H+)仍为0.01 mol·L-1,故混合液的pH=2,D项正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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pH的盐酸的浓度。
2.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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
3.(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
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
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点溶质为硫酸钠、硫酸铵,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;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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)
,故C正确;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
题组二 三大平衡及平衡常数的应用
4.人体血液里存在重要的酸碱平衡: ,使人体血液pH保持在7.35~7.45,否则就会发生酸中毒或碱中毒。其pH随
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.0
17.8
20.0
22.4
pH
6.10
7.35
7.40
7.45
下列说法不正确的是
A.正常人体血液中, 的水解程度大于电离程度
B.人体血液酸中毒时,可注射NaHCO3溶液缓解
C.pH=7.00的血液中,c(H2CO3)<c( )
D.pH=7.40的血液中, 的水解程度一定大于H2CO3的电离程度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
1.0
17.8
20.0
22.4
pH
6.10
7.35
7.40
7.45
解析 B项,人体血液酸中毒时,只要增加碳酸氢根即可缓解,所以可注射NaHCO3溶液缓解酸中毒,正确;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5.(2019·成都模拟)常温下,有下列四种溶液:
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)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
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
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等体积混合后,溶液呈碱性,若要呈中性,则③应过量,即V(NaOH)
<V(CH3COOH),D项错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6.(2019·日照模拟)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
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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,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;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7.极稀溶液中溶质的物质的量浓度很小,常用其负对数pcB表示(pcB=-lg cB)。
如某溶液中溶质的物质的量浓度为1×10-5 mol·L-1,则该溶液中溶质的pcB=5。下列说法正确的是
A.任何电解质溶液的pc(H+)与pc(OH-)之和均为14
B.用盐酸滴定某浓度的KOH溶液,滴定过程中pc(H+)逐渐增大
C.向BaCl2溶液中逐滴加入硫酸溶液,滴加过程中pc(Ba2+)逐渐减小
D.某温度下Ksp(AgCl)=1.0×10-10,则其饱和溶液中pc(Ag+)+pc(Cl-)=10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
解析 Kw的大小受温度影响,温度越高Kw越大,Kw=c(H+)·c(OH-),pc(H+)+pc(OH-)=-lg[c(H+)·c(OH-)]=-lg Kw,只有在常温下Kw=
10-14时,才有pc(H+)+pc(OH-)=14,其他温度下该等式不成立,A项错误;
用盐酸滴定某浓度的KOH溶液,滴定过程中H+和OH-反应生成水,c(OH-)逐渐减小,c(H+)逐渐增大,c(H+)与pc(H+)成反比,则pc(H+)逐渐减小,B项错误;
向BaCl2溶液中逐滴加入硫酸溶液的过程中, 和Ba2+反应生成硫酸钡沉淀,c(Ba2+)逐渐减小,所以pc(Ba2+)逐渐增大,C项错误;
因为Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1.0×10-10,所以pc(Ag+)+pc(Cl-)=
-lg[c(Ag+)·c(Cl-)]=-lg[Ksp(AgCl)]=-lg(1.0×10-10)=10,D项正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
题组三 粒子浓度大小关系判断
8.(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-)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
解析 0.1 mol·L-1H2A溶液存在电荷守恒,其关系为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,其关系为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。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9.(2019·江苏,14改编)室温下,反应 的平衡常数K=2.2×10-8。将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取废渣中的ZnO。若溶液混合引起的体积变化可忽略,室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是
A.0.2 mol·L-1氨水:c(NH3·H2O)>c( )>c(OH-)>c(H+)
B.0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液(pH>7):c( )>c( )>c(NH3·H2O)>
c(H2CO3)
C.0.2 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c( )+
c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c( )+c( )
D.0.6 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3·H2O)
+c( )+c(OH-)=0.3 mol·L-1+c(H2CO3)+c(H+)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10.(2020·宁波适应性测试)已知:
向含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的稀溶液中缓慢通入二氧化碳,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,下列对应关系正确的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
当通入的二氧化碳为0.01 mol时,则溶液为含有0.01 mol碳酸钠和0.01 mol偏铝酸钠的混合液,故B错误;