(2)弱酸酸式盐水溶液酸碱性,取决于酸式酸根离子电离程度和水解程度的相对大小。
a.若电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,如NaHSO3、NaH2PO4等;b.若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性,如NaHCO3、Na2HPO4等。
题组一 影响弱电解质电离平衡因素的多角度分析
1.(2013·安徽理综,13)已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO
+H2OH2SO3+OH-①
HSO
H++SO
②
向0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,下列有关说法正确的是( )
A.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HSO
)增大
B.加入少量Na2SO3固体,则c(H+)+c(Na+)=c(HSO
)+c(OH-)+
c(SO
)
C.加入少量NaOH溶液,
、
的值均增大
D.加入氨水至中性,则2c(Na+)=c(SO
)>c(H+)=c(OH-)
答案 C
解析 根据加入物质的性质判断平衡移动方向,进一步判断各选项结论是否正确。
A项加入金属钠后,钠和水反应生成氢氧化钠,使平衡①左移,平衡②右移,移动的结果是c(SO
)增大。
可以利用极端分析法判断,如果金属钠适量,充分反应后溶液中溶质可以是亚硫酸钠,此时c(HSO
)很小,所以A项错误。
B项依据电荷守恒判断,c(SO
)前面的化学计量数应为2,即c(H+)+c(Na+)=c(HSO
)+c(OH-)+2c(SO
),所以B项错误。
C项加入氢氧化钠溶液后,溶液酸性减弱,碱性增强,所以
增大;平衡①左移,平衡②右移,最终c(SO
)增大,c(HSO
)减小,所以
增大。
D项加入氨水至溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-)。
由电荷守恒知,其他离子存在如下关系:
c(Na+)+c(NH
)=2c(SO
)+c(HSO
),所以D项错误。
酸、碱、盐对水的电离的影响:
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。
强酸弱碱盐和碱溶液中由水电离的c(H+)或c(OH-)取决于溶液中的c(H+);强碱弱酸盐和酸溶液中由水电离出的c(H+)或c(OH-)取决于溶液中的c(OH-)。
但应关注酸式盐的特殊性,如硫酸氢钠完全电离,会抑制水的电离;碳酸氢钠以水解为主,呈碱性,促进水的电离。
题组二 多角度攻克盐类水解问题
2.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)将NH4Cl溶液蒸干制备NH4Cl固体(×)
(2014·福建理综,8B)
(2)CH3COONa溶液中滴加少量浓盐酸后c(CH3COO-)增大(×)
(2014·重庆理综,3B)
(3)用热的纯碱溶液洗去油污,是因为Na2CO3可直接与油污反应(×)
(2014·新课标全国卷Ⅰ,8A)
(4)施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用,是因为K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效(√)
(2014·新课标全国卷Ⅰ,8C)
(5)加热0.1mol·L-1Na2CO3溶液,CO
的水解程度和溶液的pH均增大(√)
(2014·江苏,11C)
(6)用蒸馏水润湿的试纸测溶液的pH,一定会使结果偏低(×)
(2014·大纲全国卷,6D)
(7)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同(×)
(2013·天津理综,5D)
(8)向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成(×)
(2013·重庆理综,2C)
(9)25℃时,用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7,V醋酸<VNaOH(×)
(2013·重庆理综,2B)
(10)为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH。
若pH>7,则H2A是弱酸;若pH<7,则H2A是强酸(×)
(2012·浙江理综,12B)
(11)25℃时,amol·L-1一元酸HA与bmol·L-1NaOH等体积混合后,pH为7,则c(A-)≤c(Na+)(×)
(2012·海南,11改编)
(12)NaHSO4溶液、KF溶液、KAl(SO4)2溶液、NaI溶液中,前三个都对水的电离平衡产生影响,且都促进水的电离(×)
(2012·上海,7改编)
(13)盐酸中滴加氨水至中性,溶液中的溶质为NH4Cl(×)
(2012·重庆理综,10A)
1.盐类水解易受温度、浓度、溶液的酸碱性等因素的影响,以氯化铁水解为例,当改变条件如升温、通入HCl气体、加水、加铁粉、加碳酸氢钠等时,学生应从移动方向、pH的变化、水解程度、现象等方面去归纳总结,加以分析掌握。
2.多元弱酸的酸式盐问题。
酸式盐一般既存在水解,又存在电离。
如果酸式盐的电离程度大于其水解程度,溶液显酸性,如NaHSO3溶液;如果酸式盐的水解程度大于其电离程度,则溶液显碱性,如NaHCO3溶液。
考点三 溶液中的“两大常数”
电离平衡常数、水的离子积常数是溶液中的两大常数,它们均只与温度有关。
电离平衡常数和水的离子积常数随着温度的升高而增大,因为弱电解质的电离和水的电离均为吸热反应。
有关常数的计算,要紧紧围绕它们只与温度有关,而不随其离子浓度的变化而变化来进行。
CH3COONa、CH3COOH溶液中,Ka、Kh、Kw的关系是Kw=Ka·Kh。
题组一 水的离子积常数及应用
1.不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。
下列有关说法中正确的是( )
A.若从a点到c点,可采用在水中加入酸的方法
B.b点对应的醋酸中由水电离的c(H+)=10-6mol·L-1
C.c点对应溶液的Kw大于d点对应溶液的Kw
D.T℃时,0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH=11
答案 D
解析 本题重点考查不同温度下水的电离平衡和水的离子积常数的计算。
a点对应的c(H+)和c(OH-)相等,同理c点对应的c(H+)和c(OH-)也相等,溶液一定呈中性,从a点到c点,可以采用升温的方法,A项错误;Kw只与温度有关,同温度下不同酸碱性溶液的Kw相同,a点和b点的Kw都是10-14,c点和d点的Kw都是10-12,酸和碱溶液都会抑制水的电离,酸溶液中由水电离的c(H+)与溶液中的c(OH-)相等,即c(H+)水电离=c(OH-)=10-8mol·L-1,B、C项均错误;T℃时,Kw=10-12,0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液的c(H+)=10-11mol·L-1,pH=11,D项正确。
题组二 电离平衡常数的计算
2.在25℃下,将amol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合,反应平衡时溶液中c(NH
)=c(Cl-),则溶液显__________(填“酸”、“碱”或“中”)性;用含a的代数式表示NH3·H2O的电离常数Kb=_________________________________________________。
答案 中
解析 氨水与HCl等体积混合后的溶液中的电荷守恒关系式为c(NH
)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因c(NH
)=c(Cl-),故有c(H+)=c(OH-),溶液显中性。
3.碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。
常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5mol·L-1。
若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO
+H+的平衡常数K1=________。
(已知:
10-5.60=2.5×10-6)
答案 4.2×10-7
解析 由H2CO3H++HCO
得平衡常数
K1=
其pH=5.60
则c(H+)=2.5×10-6mol·L-1=c(HCO
)
因此K1=
≈4.2×10-7。
4.常温下,将amol·L-1CH3COONa溶于水配成溶液,向其中滴加等体积的bmol·L-1的盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发),用含a和b的代数式表示醋酸的电离常数Ka=________。
答案
解析
所以c(CH3COOH)=c(Cl-)
CH3COOH CH3COO- + H+
-
10-7
Ka=
=
。
题组三 Ka·Kh=Kw或Kb·Kh=Kw的应用
5.[2013·山东理综,29(4)]25℃时,H2SO3HSO
+H+的电离常数Ka=1×10-2mol·L-1,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=______mol·L-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中
将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
答案 1×10-12 增大
解析 Ka=
Kh=
=
=
=
=1×10-12mol·L-1。
HSO
+H2OH2SO3+OH-,当加少量I2时,发生I2+HSO
+H2O===2I-+3H++SO
。
根据Kh=
由于c(OH-)减小,而Kh不变,
所以
增大。
6.已知25℃时,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.8×10-5mol·L-1,该温度下1mol·L-1的NH4Cl溶液中c(H+)=________mol·L-1。
(已知
≈2.36)
答案 2.36×10-5
解析 Kh=
=
c(H+)≈c(NH3·H2O),而c(NH
)≈1mol·L-1。
所以c(H+)=
=
=2.36×10-5mol·L-1。
7.常温下,用NaOH溶液吸收SO2得到pH=9的Na2SO3溶液,吸收过程中水的电离平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
试计算溶液中
=________(常温下H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.0×10-2,Ka2=6.0×10-8)
答案 向右 60
解析 NaOH电离出的OH-抑制水的电离平衡,Na2SO3电离出SO
水解促进水的电离平衡。
SO
+H2OHSO
+OH-
Kh=
=
=
所以
=
=60。
考点四 溶液中“粒子”浓度的变化
1.明确“四种”类型
类型一:
单一溶液中各离子浓度的比较
(1)多元弱酸溶液:
多元弱酸分步电离,电离程度逐级减弱。
如H3PO4溶液中:
c(H+)>c(H2PO
)>c(HPO
)>c(PO
)。
(2)多元弱酸的正盐溶液:
多元弱酸弱酸根离子分步水解,水解程度逐级减弱。
如在Na2CO3溶液中:
c(Na+)>c(CO
)>c(OH-)>c(HCO
)。
类型二:
混合溶液中各离子浓度的比较
对混合溶液进行离子浓度比较时要综合分析电离、水解等因素。
如在0.1mol·L-1NH4Cl溶液和0.1mol·L-1的氨水混合溶液中,各离子浓度大小的顺序为c(NH
)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
类型三:
酸碱中和型离子浓度的大小比较
类型四:
不同溶液中同一离子浓度的比较
该类情况要看溶液中其他离子对该离子的影响。
如在相同物质的量浓度的下列溶液中:
①NH4Cl ②CH3COONH4 ③NH4HSO4,c(NH
)由大到小的顺序为③>①>②。
2.抓住“三个”守恒
(1)电荷守恒
即电解质溶液中阴离子所带电荷总数等于阳离子所带电荷总数。
根据电荷守恒,可准确快速解决电解质溶液中许多复杂的离子浓度问题,如NaHCO3溶液中:
c(Na+)+c(H+)=c(HCO
)+2c(CO
)+c(OH-)。
(2)物料守恒
是指物质发生变化前后,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。
根据物料守恒,可准确快速解决电解质溶液中复杂离子、分子、物质的量浓度或物质的量的关系,如0.1mol·L-1NaHCO3溶液中:
c(Na+)=c(HCO
)+c(CO
)+(H2CO3)=0.1mol·L-1。
(3)质子守恒
是指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。
如在Na2CO3或NaHCO3溶液中,可用以下图帮助理解质子守恒:
①Na2CO3溶液
所以c(OH-)=c(HCO
)+2c(H2CO3)+c(H3O+),
即c(OH-)=c(HCO
)+2c(H2CO3)+c(H+)。
②NaHCO3溶液
所以c(OH-)+c(CO
)=c(H2CO3)+c(H+)。
另外,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某离子,即可推出该溶液中的质子守恒。
3.应用“三个”规律
(1)一般而言,等浓度的弱酸与弱酸盐混合,电离程度大于水解程度,溶液呈酸性;HCN、NaCN混合液除外,它们的溶液呈碱性,水解程度大于电离程度。
(2)对于存在电离和水解过程的NaHA溶液,若溶液呈酸性,则电离程度大于水解程度,则c(A2-)>c(H2A);若溶液呈碱性,则电离程度小于水解程度,则c(H2A)>c(A2-)。
(3)仅含4种离子的溶液,可以根据溶液的电中性判断离子浓度大小。
如:
①CH3COOH和NaOH等物质的量混合时溶液显碱性,故c(OH-)>c(H+),则c(Na+)>c(CH3COO-);
②NH3·H2O与HCl等物质的量混合时溶液显酸性,故c(H+)>c(OH-),则c(Cl-)>c(NH
)。
题组一 不同溶液中“粒子”浓度关系判断
1.(2014·安徽理综,11)室温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是( )
A.Na2S溶液:
c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)
B.Na2C2O4溶液:
c(OH-)=c(H+)+c(HC2O
)+2c(H2C2O4)
C.Na2CO3溶液:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO
)+c(OH-)
D.CH3COONa和CaCl2混合溶液:
c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-)
答案 B
解析 A项,Na2S溶液中微粒关系为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S),错误;B项,Na2C2O4溶液中,由电荷守恒得:
c(Na+)+c(H+)=2c(C2O
)+c(HC2O
)+c(OH-)①
由物料守恒得:
c(Na+)=2c(C2O
)+2c(HC2O
)+2c(H2C2O4)②
由①-②得:
c(OH-)=c(H+)+c(HC2O
)+2c(H2C2O4),正确;
C项,Na2CO3溶液中,由电荷守恒得:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO
)+c(HCO
)+c(OH-),错误;
D