专题3 微型专题重点突破五Word文档格式.docx
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如NH
的水解程度:
(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
(3)利用盐的水解规律时一定把盐与酸的对应关系找准确,尤其是二元弱酸,如Na2CO3对应的酸是HCO
,NaHCO3对应的酸是H2CO3。
变式1 25℃时,0.1mol·
L-1下列溶液的pH如下表,有关比较正确的是( )
序号
①
②
③
④
⑤
溶液
NaCl
CH3COONH4
NaClO
NaHCO3
Na2CO3
pH
7.0
10.3
8.3
11.6
A.酸性的相对强弱:
HClO<HCO
B.由水电离产生的c(H+):
①=②
C.溶液③④中酸根离子浓度:
c(ClO-)>c(HCO
)
D.在④⑤溶液等体积混合的溶液中:
c(HCO
)+c(CO
)+c(H2CO3)=0.1mol·
L-1
解析 酸性强弱:
HClO>HCO
,故A项错误;
CH3COONH4是弱酸弱碱盐,促进水的电离,NaCl对水的电离无影响,因此水电离产生的c(H+):
①<②,B项错误;
根据溶液③④的pH可知,ClO-水解程度大于HCO
,因此c(ClO-)<c(HCO
),C项错误;
根据物料守恒可知,c(HCO
L-1,D项正确。
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盐溶液酸碱性的判断方法
(1)弱酸弱碱盐溶液的酸碱性判断
①相同条件下,生成的弱酸的电离程度大于弱碱的电离程度时,溶液显酸性,如NH4F+H2ONH3·
H2O+HF,因为K(HF)>K(NH3·
H2O),NH4F溶液显酸性。
②相同条件下,生成的弱碱的电离程度大于弱酸的电离程度时,溶液显碱性,如NH4CN+H2ONH3·
H2O+HCN,因为K(NH3·
H2O)>K(HCN),NH4CN溶液显碱性。
③相同条件下,生成的弱酸的电离程度等于弱碱的电离程度时,溶液显中性,如CH3COONH4+H2OCH3COOH+NH3·
H2O,因为K(NH3·
H2O)=K(CH3COOH),CH3COONH4溶液显中性。
(2)酸式盐溶液酸碱性的判断
强酸酸式盐只电离,不水解,溶液一定显酸性(如NaHSO4)。
①若电离程度大于水解程度,则溶液显酸性。
例如,NaHSO3溶液中:
HSO
H++SO
(主要),HSO
+H2OH2SO3+OH-(次要),使c(H+)>c(OH-),溶液显酸性;
同理,NaH2PO4溶液、NaHC2O4溶液也显酸性。
②若水解程度大于电离程度,则溶液显碱性。
例如,NaHCO3溶液中:
+H2OH2CO3+OH-(主要),HCO
H++CO
(次要),使c(OH-)>c(H+),溶液显碱性;
同理,NaHS溶液、Na2HPO4溶液也显碱性。
二、溶液中三大平衡及其平衡常数
例2
Ka、Kw、Ksp分别表示酸的电离常数、水的离子积常数、溶度积常数,下列判断正确的是( )
A.室温下向10mLpH=3的醋酸溶液中加入水稀释后,溶液中
不变
B.室温下Ka(HCN)<Ka(CH3COOH),说明CH3COOH的电离度一定比HCN的大
C.25℃时,pH均为4的盐酸和NH4I溶液中Kw不相等
D.两种难溶电解质作比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小
答案 A
解析 将关系式
中分子、分母同时乘以c(H+)后,关系式变为Ka(CH3COOH)/Kw,此式只与温度有关,A项正确;
电离平衡常数越大,酸性越强,越易电离,但电离度还与温度、浓度等有关,B项错误;
电离常数、水的离子积常数、溶度积常数都只与温度有关,C项错误;
同类型的难溶物(如AgCl、AgBr、AgI),Ksp越小,溶解度越小,而不同类型的难溶物(如Ag2SO4和AgI),Ksp小的溶解度不一定小,需要进行换算,D项错误。
溶液中三种平衡常数
溶液中三种平衡常数的表达与应用
(1)Ka、Kw、Ksp只是温度的函数,只与相关物质的性质和温度有关,溶液中有关离子浓度的改变只能使平衡移动,但不改变Ka、Kw、Ksp的值。
(2)Kh与Ka(弱酸电离常数)或Kb(弱碱电离常数)、Kw(水的离子积常数)的定量关系为Ka·
Kh=Kw或Kb·
Kh=Kw。
如:
①CH3COONa溶液的水解:
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
Kh=
=
②Na2S溶液的水解:
S2-+H2OHS-+OH-
HS-+H2OH2S+OH-
Kh1=
;
Kh2=
变式2 已知:
25℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×
10-18,Ka(HCOOH)=1.0×
10-4。
该温度下,下列说法错误的是( )
A.HCOO-的水解常数为1.0×
10-10
B.Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中,c(Zn2+)>1.0×
10-6mol·
C.向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH,溶液中c(Zn2+)增大
D.Zn(OH)2(s)+2HCOOH(aq)Zn2+(aq)+2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K=100
答案 B
解析 HCOO-的水解常数为
=1.0×
10-10,A项正确;
设Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中c(Zn2+)为xmol·
L-1,则溶液中c(OH-)=2xmol·
L-1,x×
(2x)2=Ksp[Zn(OH)2]=1.0×
10-18,解得x=
<1.0×
10-6,B项错误;
Zn(OH)2悬浊液中存在溶解平衡:
Zn(OH)2(s)Zn2+(aq)+2OH-(aq),加入HCOOH中和氢氧根离子,使平衡正向移动,溶液中c(Zn2+)增大,C项正确;
Zn(OH)2(s)+2HCOOH(aq)Zn2+(aq)+2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K=
=100,D项正确。
溶液中三大平衡的分析与比较
电离平衡
水解平衡
沉淀溶解平衡
举例
NH3·
H2ONH
+OH-
NH
+H2ONH3·
H2O+H+
PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
平衡常数
表达式
Kb=
Ksp=c(Pb2+)·
c2(I-)
影响平衡常数的因素
内因:
电解质的相对强弱
外因:
温度,温度越高,电离程度越大,平衡常数越大
盐的水解程度随温度的升高而增大,Kh随温度的升高而增大
难溶电解质在水中的溶解能力
Ksp与温度有关
浓度对平衡的影响
电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡同化学平衡一样都为动态平衡,平衡的移动符合平衡移动原理(勒夏特列原理),浓度对平衡常数没有影响
①加水均能促进三大平衡正向移动;
②加入与电解质溶液中相同的微粒,都能使平衡移动;
③三大平衡都不受压强的影响
三、溶液中离子浓度的大小比较
例3
下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.在0.1mol·
L-1NaHCO3溶液中:
c(Na+)>c(HCO
)>c(CO
)>c(H2CO3)
B.某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中:
c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)
C.向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至恰好呈中性:
c(Na+)>c(SO
)=c(NH
)>c(OH-)=c(H+)
D.常温下,将50mL0.1mol·
L-1的盐酸与100mL0.1mol·
L-1的氨水混合,所得溶液中:
c(NH
)>c(Cl-)>c(NH3·
H2O)>c(OH-)>c(H+)
解析 在NaHCO3溶液中,由于HCO
的水解程度大于其电离程度,故c(H2CO3)>c(CO
),A项错误;
根据质子守恒可知:
c(OH-)+c(A2-)=c(H+)+c(H2A),B项错误;
与SO
均来自于NH4HSO4溶液,NH
部分水解,所以c(SO
)>c(NH
混合溶液中NH4Cl和NH3·
H2O的物质的量相等,NH3·
H2O的电离程度大于NH
的水解程度,溶液显碱性,D项正确。
(1)从盐类水解的特征分析:
水解程度一般很小。
例如:
NaHCO3溶液中,c(HCO
)>c(H2CO3)。
(2)理清溶液中的平衡关系并分清主次
(3)灵活运用电荷守恒、物料守恒及质子守恒关系。
变式3 常温下,将aL0.1mol·
L-1的NaOH溶液与bL0.1mol·
L-1的CH3COOH溶液混合。
下列有关混合溶液的说法一定不正确是( )
A.a<
b时,c(CH3COO-)>
c(Na+)>
c(H+)>
c(OH-)
B.a>
c(OH-)>
c(H+)
C.a=b时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-)
D.无论a、b有何关系,均有c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
解析 由电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),故D正确;
若b>
a,醋酸过量,溶液为CH3COONa与CH3COOH的混合溶液,当溶液呈酸性时A正确;
若a=b,反应后的溶液为CH3COONa溶液,由于CH3COO-水解而显碱性,根据质子守恒可知,C正确;
若a>
b,说明碱过量,溶液为CH3COONa与NaOH的混合溶液,存在c(Na+)>
c(CH3COO-),B错误。
四、利用酸碱中和滴定pH曲线分析离子浓度关系
例4
室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1mol·
L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示。
下列判断错误的是( )
A.三种酸的电离常数关系:
KHA>
KHB>
KHD
B.滴定至P点时,溶液中:
c(B-)>
c(HB)>
C.pH=7时,三种溶液中:
c(A-)=c(B-)=c(D-)
D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:
c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
答案 C
解析 A项,根据图像知,在未滴加NaOH溶液时,0.1mol·
L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液的pH均大于1,说明三种酸均为弱酸,且pH:
HA<HB<HD,可知酸性:
HA>HB>HD,根据酸性越强,电离常数越大知,故KHA>
KHD,正确;
B项,滴定至P点时,溶液中未反应的HB与生成的NaB的浓度相等,且溶液呈酸性,说明HB的电离程度大于B-的水解程度,故c(B-)>
c(OH-),正确;
C项,pH=7时,三种离子的浓度分别等于c(Na+),然而三种溶液中阴离子水解程度不同,加入的NaOH的体积不同,故三种阴离子的浓度也不同,错误;
D项,根据质子守恒即可得出,三种溶液混合后溶液的质子守恒关系:
c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),正确。
酸碱中和滴定时pH曲线中离子浓度关系
酸碱中和滴定pH曲线的“四点”分析法
(1)起点:
利用起点可以确定酸或碱的强弱。
(2)中和点:
①酸和碱恰好完全反应,溶液呈中性、酸性或碱性,取决于生成盐的水解情况;
②利用此点可以确定酸碱的浓度和体积。
(3)中性点:
①酸和碱不一定完全反应;
②利用中性点和中和点确定酸碱的强弱。
(4)一半点:
一元酸与一元碱反应时生成的酸或碱与生成的盐浓度相等。
变式4 25℃时,在25mL0.1mol·
L-1的NaOH溶液中逐渐加入0.2mol·
L-1CH3COOH溶液,混合溶液pH的变化曲线如图所示,下列分析结论正确的是( )
A.a=12.5,且混合溶液pH=7
B.对应曲线上E、F之间的任何一点,溶液中都有
c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
C.P点时,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
D.K点时,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)
解析 A项,当加入12.5mLCH3COOH时,正好生成CH3COONa溶液,由于CH3COO-的水解而呈碱性,故pH>7,错误;
B项,E、F之间的某一点,可能是NaOH远远过量的情况,这样就会使c(OH-)>c(CH3COO-),错误;
C项,P点不一定呈中性,可能呈酸性,错误;
D项,K点是生成的CH3COONa和过量的CH3COOH等物质的量的情况,正确。
五、沉淀溶解平衡图像的识别与应用
例5
在t℃时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
又知AgCl的Ksp=1.8×
10-10。
下列说法不正确的是( )
A.t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×
10-8
B.饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C.t℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等
D.t℃时,将0.01mol·
L-1AgNO3溶液滴入20mL0.01mol·
L-1KCl和0.01mol·
L-1K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
解析 由图中数据可计算Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·
c(CrO
)=1.0×
10-11,可知A项错误;
在Ag2CrO4饱和溶液中加入K2CrO4,c(CrO
)增大,则c(Ag+)降低,而X点与Y点的c(Ag+)相同,所以B项正确;
Y点、Z点溶液的温度相同,则Ksp相同,C项正确;
由AgCl的Ksp计算此条件下AgCl沉淀时的c(Ag+)=
mol·
L-1=1.8×
10-8mol·
L-1,由Ag2CrO4的Ksp计算c(Ag+)=
L-1≈3.2×
10-5mol·
L-1,可知Cl-先沉淀,D项正确。
沉淀溶解平衡
沉淀溶解平衡的曲线分析
(1)沉淀溶解平衡曲线图像题同其他类型图像解答方法一样,也是一看(看横坐标的意义、线的走势以及关键点等),二想(想有关计算公式、规律等),三判断(依据公式进行计算,作出相应判断),具体解题方法和技巧有:
①沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,曲线上任意一点都表示饱和溶液,曲线上方或下方的任一点则表示过饱和溶液或不饱和溶液。
②从图像中找到数据,根据公式计算Ksp的值。
③比较溶液中Qc与Ksp大小,判断溶液中有无沉淀析出。
④涉及Qc的计算时,所代入的浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积,即Qc是任意状态下离子浓度幂的乘积,其值是不固定的。
(2)沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积;
纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。
突跃点表示恰好完全反应,曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。
利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
变式5 已知:
pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1×
10-12。
如图是向10mLAgNO3溶液中逐渐加入0.1mol·
L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。
根据图像所得下列结论正确的是[提示:
Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)]( )
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1mol·
B.图中x点的坐标为(100,6)
C.图中x点表示溶液中Ag+被恰好完全沉淀
D.把0.1mol·
L-1的NaCl换成0.1mol·
L-1NaI,则图像在终点后变为虚线部分
解析 A项,加入NaCl之前,pAg=0,所以c(AgNO3)=1mol·
L-1,错误;
B项,由于c(Ag+)=10-6mol·
L-1,所以Ag+沉淀完全,n(NaCl)=n(AgNO3)=0.01L×
1mol·
L-1=0.01mol,所以V(NaCl)=100mL,B正确,C错误;
若把NaCl换成NaI,由于Ksp(AgI)更小,所以c(Ag+)更小,pAg更大,D错误。
常见溶解平衡图像的类型
(1)c(Mn+)、c(An-)型图像:
如图为BaSO4沉淀溶解平衡曲线(温度一定):
①曲线上的任意一点均为达到溶解平衡的平衡点,可利用曲线上点的坐标来计算Ksp(BaSO4);
②曲线上方的点溶液过饱和,c(Ba2+)·
c(SO
)>Ksp(BaSO4),有沉淀生成;
③曲线下方的点为不饱和溶液,c(Ba2+)·
)<Ksp(BaSO4),无沉淀生成,加入BaSO4可继续溶解。
(2)S—pH或c(Mn+)—pH图像:
Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH关系如图(温度一定):
图中曲线为相应金属离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线,可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。
(3)离子浓度(或离子浓度对数)—溶液体积图:
用0.1mol·
L-1AgNO3溶液滴定20.00mL含有Cl-、Br-、I-且浓度均为0.1mol·
L-1的混合溶液,绘得滴定曲线如图:
①图中曲线的起始部分,滴入c(Ag+)不足,c(X-)变化较小,在恰好反应时出现突跃,突跃后的三条曲线为相应AgX的沉淀溶解平衡曲线。
②若已知a、b、c所代表的卤素离子的曲线,则可比较相应AgX的Ksp大小或利用Ksp的大小分析a、b、c分别代表哪种卤素离子的曲线。
(4)离子浓度对数或负对数曲线
难溶电解质溶液中离子浓度都很小,为研究方便,常取离子浓度的对数或负对数。
如果横、纵坐标是离子浓度的对数或负对数,则二者的关系应是一条直线。
例如在一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:
Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如下图所示:
[已知:
pM=-lgc(M),p(CO
)=-lgc(CO
)]
图中曲线为相应碳酸盐的沉淀溶解平衡曲线,因此可对比不同碳酸盐Ksp的大小,对比线外点对不同碳酸盐来说是过饱和溶液还是不饱和溶液,以及判断相应金属离子与碳酸根离子浓度的大小。
1.用黄色的FeCl3溶液分别进行下列实验,解释或结论不正确的是( )
选项
实验
现象
解释或结论
A
加入FeCl3固体
溶液变成红褐色
FeCl3的水解程度变大
B
加入等体积水
溶液颜色变浅
c(Fe3+)变小
C
加入足量Fe粉
溶液颜色变浅绿色
2Fe3++Fe===3Fe2+
D
将FeCl3溶液微热
水解反应ΔH>0
解析 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,A项,加入FeCl3固体,平衡右移,c(Fe3+)增大,但水解程度减小,错误;
B项,加入等体积的水,平衡右移,c(Fe3+)减小,颜色变浅,正确;
C项,加入Fe粉,发生2Fe3++Fe===3Fe2+,Fe2+呈浅绿色,正确;
D项,加热,促进水解,说明水解是吸热反应,正确。
外界条件对盐类水解平衡的影响
2.(2018·
合肥校级期中)在某溶液中有浓度均为0.01mol·
L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,Ksp[Cr(OH)3]=7.0×
10-31,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×
10-17,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
10-11。
当下列离子以氢氧化物的形式开始沉淀时,所需的pH最小的是( )
A.Fe3+B.Cr3+C.Zn2+D.Mg2+
解析 由溶度积常数可知,浓度均为0.01mol·
L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+以氢氧化物的形式开始沉淀时,所需c(OH-)依次是1.6×
10-12mol·
L-1、4.1×
10-10mol·
L-1、3.2×
10-8mol·
L-1、4.2×
L-1。
Fe3+开始沉淀时,c(OH-)最小,即c(H+)最大,pH最小。
3.(2018·
武汉部分学校调研)在25℃时,碳酸钙在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知25℃时硫酸钙的Ksp=9.1×
10-6。
A.除去锅炉水垢中硫酸钙的办法是将其转化为碳酸钙,然后用酸去除
B.图中b点碳酸钙的结晶速率大于其溶解速率
C.通过蒸发,可使溶液由a点变化到c点
D.在25℃时,反应CaSO4(s)+CO
(aq)CaCO3(s)+SO
(aq)的平衡常数K=3250
解析 本题图像为CaCO3的沉淀溶解平衡曲线,可以从点、线、面三个角度进行分析:
(1)从面的角度分析,横、纵轴分别表示c(CO
)、c(Ca2+),二者为反比例关系。
(2)从线的角度分析,曲线上各点对应的c(Ca2+)、c(CO
)的乘积相等,即曲线上的点对应的Qc=Ksp,为平衡点,处于平衡状态,曲线上方的点对应的Qc>Ksp,生成沉淀,曲线下方的点对应的Qc<Ksp,沉淀溶解。
(3)从点的角度分析,同一曲线上的点对应的Ksp相等,因此不同点之间变化,可以通过改变c(Ca2+)和c(CO
)实现。
锅炉水垢中硫酸钙不溶于酸、碱,除去硫酸钙,可以加入Na2CO3溶液,发生沉淀的转化,将CaSO4转化为CaCO3,然后用酸去除,A项正确;
图中b点c(Ca2+)·
c(CO
)>Ksp(CaCO3),有沉淀生成,故碳酸钙的结晶速率大于其溶解速率,B项正确;
根据图示,溶液由a点变化到c点,c(Ca2+)增大,c(CO
)不变,蒸发时c(CO
)不可能保持不变,C项错误;
根据c点可知Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·
)=7.0×
10-5×
4.0×
10-5=2.8×
10-9,题给反