2019届高考化学二轮复习第8讲水溶液中的离子平衡学案

第8讲 水溶液中的离子平衡

[考纲要求]1.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性；了解电解质的概念；了解强电解质和弱电解质的概念。2.理解弱电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数进行相关计算。3.了解水的电离、离子积常数。4.了解溶液pH的定义及测定方法，能进行pH的简单计算。5.了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。6.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡；理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。

[学科素养]1.变化观念与平衡思想：认识弱电解质是存在电离平衡的，并会运用电离度、平衡常数多角度分析弱电解质的电离平衡；认识盐类水解的本质是中和反应的逆反应，能多角度、动态地分析盐类水解和沉淀溶解平衡，并用相关理论解决实际问题。2.证据推理与模型认知：能运用平衡模型解释化学现象，揭示现象的本质和规律。3.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的弱电解质电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡的问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究；在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。4.科学精神与社会责任：应具有严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

[网络构建]

[核心强化]

1．证明HA是弱酸的2种典型方法 (1)测钠盐NaA溶液的pH，若pH>7，则说明HA为弱酸。

(2)测一定物质的量浓度的HA溶液，若0.01 mol·L－1 HA溶液的pH>2，则说明HA为弱酸。

2．计算溶液的pH时的“3”个关注条件

(1)外界条件是否为室温。

(2)溶液中的H＋和水电离出的H＋的浓度不同。

(3)是否为强酸、强碱的溶液。

3．必考的“1”个常数、“2”个比较和“3”个守恒

(1)水的离子积Kw＝c(H＋)·c(OH－)(只与温度有关)。

(2)盐溶液中阴、阳离子浓度比较；c(H＋)与c(OH－)的比较。

(3)电荷守恒、物料守恒、质子守恒。

4．值得关注的热点

难溶电解质沉淀溶解平衡、沉淀的生成及转化、Ksp的应用。

5．“5”考酸碱中和滴定

(1)“考”实验仪器。

(2)“考”操作步骤。

(3)“考”指示剂选择。

(4)“考”误差分析。

(5)“考”数据处理。

考点一 电离平衡和溶液的酸碱性

[解析] 水的电离吸热，温度升高，水的电离程度增大，Kw增大，图中Q点Kw＝10－14，P点Kw＝10－12，因此曲线A表示的是25 ℃时水的电离平衡曲线，A项错误；25 ℃时，pH＝1的稀硫酸中氢离子抑制了水的电离，逐滴滴入pH＝11的稀氨水，氢离子浓度逐渐减小，水的电离程度逐渐增大，过量后氨水中的氢氧根离子抑制水的电离，水的电离程度又逐渐减小，B项正确；Q点对应的溶液呈中性，Fe3＋水解生成氢氧化铁沉淀，不能大量存在，C项错误；100 ℃时，Kw＝10－12，pH＝2的稀硫酸中c(H＋)＝1×10－2

mol/L，pH＝12的氢氧化钠溶液中c(OH－)＝1 mol/L，等体积混合，氢氧化钠过量，溶液显碱性，D项错误。 [答案]

B

(1)外界条件对水的电离的影响：酸和碱抑制水的电离，强酸弱碱盐和强碱弱酸盐促进水的电离，升高温度促进水的电离。强酸弱碱盐和碱溶液中，H＋均来自水的电离，故c水(OH－)＝c水(H＋)＝c(H＋)；强碱弱酸盐和酸溶液中，OH－均来自水的电离，故c水(H＋)＝c水(OH－)＝c(OH－)。酸式盐比较特殊，如NaHSO4完全电离，会抑制水的电离；NaHCO3中HCO－3以水解为主，呈碱性，促进水的电离。

(2)溶液pH计算模板

[分点突破]

角度一：弱电质的电离平衡及影响因素

1．室温下，向a mol·L－1氨水中逐滴加入盐酸至过量，下列描述不正确的是( )

A．溶液的pH减小

B.cNH＋4cOH－增大

C．水的电离程度先减小后增大

D．Kb(NH3·H2O)不变

[解析] A项，氨水中存在NH3·H2ONH＋4＋OH－，加入盐酸后c(OH－)减小，pH减小，正确；B项，加入盐酸后c(OH－)减小，电离平衡右移，c(NH＋4)增大，cNH＋4cOH－增大，正确；C项，NH3·H2O抑制水的电离，随着盐酸的加入，浓度减小，抑制程度减弱，水的电离程度增大，但随着盐酸的过量，盐酸抑制水的电离，水的电离程度减小，故水的电离程度先增大后减小，错误；D项，NH3·H2O的电离常数只与温度有关，正确。

[答案] C

2．(2017·全国卷Ⅰ)下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是( )

A．氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以

B．氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸

C．0.10 mol·L－1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1

D．氢硫酸的还原性强于亚硫酸

[解析] A项，根据较强酸制备较弱酸原理，氢硫酸不和NaHCO3反应，亚硫酸与NaHCO3反应，说明亚硫酸、碳酸、氢硫酸的酸性依次减弱，正确；B项，相同浓度，溶液的导电能力与离子总浓度有关，相同浓度下，氢硫酸溶液导电能力弱，说明氢硫酸的电离能力较弱，即电离出的H＋数较少，正确；C项，相同浓度下，亚硫酸的pH较小，故它的酸性较强，正确；D项，酸性强弱与还原性无关，酸性强调酸电离出H＋的难易，而还原性强调还原剂失电子的难易，错误。

[答案] D

3．在不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)有如图所示关系。下列说法中不正确的是(

)

A．T>25

B．b点溶液中c(H＋)一定比a点大

C．要实现a点到b点，可以加入CH3COONa固体

D．ac线上任意点对应的溶液均呈中性

[解析] A项，由题图可知，由25 ℃到T℃，水的电离程度增大，由于升高温度，水的电离程度增大，故T>25，正确；B项，由题图可知，b点溶液中c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，a点溶液中c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，正确；C项，a点到b点为中性溶液变为酸性溶液，若加入CH3COONa固体，则溶液因CH3COO－水解而呈碱性，错误；D项，ac线上任意点对应的溶液中均存在c(OH－)＝c(H＋)，正确。

[答案]

C

(1)电离平衡中的3个易错点

①电离平衡向正向移动，弱电解质的电离程度不一定增大，如向醋酸溶液中加入少量冰醋酸，平衡向电离方向移动，但醋酸的电离程度减小。

②弱电解质在加水稀释的过程中，溶液中离子浓度不一定都减小，如氨水加水稀释时，c(H＋)增大。 ③由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1的溶液不一定呈碱性。

(2)利用电离常数(K)巧判溶液稀释中有关粒子浓度比值大小

弱电解质(HA)加水稀释时，溶液中的H＋、HA、A－的浓度均是降低的，但稀释过程中温度不变，电离常数(K)不变。因此解答弱电解质溶液稀释时粒子浓度比值的变化，可借助电离常数K来解答。

如0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液，加水稀释，cCH3COO－cCH3COOH是增大还是减小？

因为加水稀释时，溶液中c(CH3COOH)和c(CH3COO－)均是减小的，式中存在两个“变量”，不易确定比值的变化情况，利用电离常数(K)将cCH3COO－cCH3COOH变形为cCH3COO－cCH3COOH＝cCH3COO－·cH＋cCH3COOH·cH＋＝KcH＋，由两个“变量”变成一个“变量”，加水稀释时K不变，而c(H＋)减小，故比值增大。

角度二：溶液的酸碱性和pH计算

4．某温度下，pH＝11的氨水和NaOH溶液分别加水稀释100倍，溶液的pH随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断错误的是(

)

A．Ⅱ为氨水

B．a一定大于9

C．稀释后氨水中水的电离程度比NaOH溶液中水的电离程度大

D．恰好完全中和相同体积、pH＝11的两溶液时，消耗相同浓度的稀硫酸的体积：V(NaOH)

[解析] A项，pH＝11的氨水和NaOH溶液分别加水稀释100倍，氨水稀释过程中电离程度增大，pH变化较小，故Ⅰ为NaOH溶液，Ⅱ为氨水，正确；B项，pH＝11的NaOH溶液稀释100倍后溶液的pH＝9，故a>9，正确；C项，稀释后氨水电离出的c(OH－)大于NaOH溶液电离出的c(OH－)，故氨水中水的电离程度小于NaOH溶液中水的电离程度，错误；D项，pH＝11的氨水和NaOH溶液，NH3·H2O的物质的量浓度大于NaOH的物质的量浓度，则恰好完全中和相同体积的两溶液时，消耗相同浓度的稀硫酸的体积：V(NaOH)

[答案] C

5．25 ℃时，两种碱NH3·H2O、CH3NH2的电离常数分别为1.8×10－5、4.2×10－4。常温下，将体积均为V0、pH相等的NH3·H2O、CH3NH2溶液分别加蒸馏水稀释至V，稀释过程中溶液的pH与lgVV0的关系如图所示，其中曲线M表示NH3·H2O，曲线N表示CH3NH2。则图象合理的是( )

[解析] 稀释前氨水、CH3NH2溶液的pH相等，稀释相同倍数，溶液的pH减小，且电离常数大的pH变化大，CH3NH2的电离常数较大，所以CH3NH2溶液的pH变化较大。

[答案] D

6．下列说法正确的是( )

A．25 ℃时，在pH＝4的盐酸和NH4Cl溶液中，由水电离出的H＋浓度相等

B．25 ℃时，pH＝3和pH＝5的盐酸等体积混合后，溶液的pH＝4

C．25 ℃时，pH＝9和pH＝11的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH＝10

D．25 ℃时，pH＝3.6的某橙汁中的c(H＋)是pH＝5.6的某西瓜汁中的c(H＋)的100倍

[解析] A项，盐酸抑制水的电离，NH4Cl促进水的电离，所以由水电离出的H＋浓度：NH4Cl溶液>盐酸，错误；B项，混合溶液的c(H＋)＝10－3＋10－52 mol·L－1＝5.05×10－4 mol·L－1，pH＝3.3，错误；C项，混合溶液的c(OH－)＝10－5＋10－32 mol·L－1＝5.05×10－4 mol·L－1，c(H＋)＝1×10－145.05×10－4 mol·L－1≈1.98×10－11 mol·L－1，pH≈10.7，错误；D项，橙汁和西瓜汁中c(H＋)的比值＝1×10－3.61×10－5.6＝100，正确。

[答案]

D

警惕溶液稀释、混合的3个误区

误区1：不能正确理解酸、碱的无限稀释规律

常温下任何酸或碱溶液无限稀释时，溶液的pH都不可能大于7或小于7，只能接近7。

误区2：不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律