高中化学 专题八 水溶液中的离子平衡.docx
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高中化学专题八水溶液中的离子平衡
得分宝典之高中化学专题八水溶液中的离子平衡
外界条件对弱电解质的电离平衡的影响依然是2013高考命题的热点，特别结合电离平衡常数分析溶液中的离子变化关系。
溶液中的离子浓度大小的比较是守恒思想的重要应用，预测2013高考中将会与图像相结合考查图像分析能力及守恒思想的应用。
浓度积常数是平衡常数应用的延续，特别是涉及混合溶液中的计算更是重点。
知识梳理
第一节弱电解质的电离
考纲解读
考纲内容
要求
名师解读
电解质的概念，强电解质和弱
电解质的概念
Ⅰ
近5年来，新课标对弱电解质的电离平衡考查共计13次，试题主要是对本专题能力点的考查。
以分析和解决化学问题的能力为主，难度中等，侧重于借助电离平衡常数、电离度来分析外界条件对电离平衡的影响，特别是平衡移动原理的应用。
2013年高考对本节的考查仍将以外界条件对弱电解质电离平衡的影响为主，题型延续以选择题为主的形式。
电解质在水溶液中的电离，以及电解质溶液的导电性
Ⅱ
弱电解质在水溶液中的电离平衡
Ⅱ
基础巩固
一、强、弱电解质
1．电解质与非电解质
化合物
2．强电解质、弱电解质
强电解质，包括强酸、强碱、大部分盐等.
电解质
弱电解质，包括弱酸、弱碱、极少数盐、水等.
3．电离方程式的书写
（1）强电解质的电离用“_____”，弱电解质的电离用“_____”，如H2SO4的电离方程式为_________________________。
（2）多元弱酸分步电离，可分步书写电离方程式，主要是第一步，多元弱碱按一步电离书写。
例如，硫化氢：
__________________、__________________，氢氧化铝______________________________________________________。
（3）强酸的酸式盐完全电离，弱酸的酸式盐只电离出酸式酸根离子和阳离子。
例如，硫酸氢钠：
__________________；碳酸氢钠：
__________________。
二、弱电解质的电离平衡
1．电离平衡的建立
在一定条件（如温度、浓度等）下，当________________________的速率和__________________________的速率相等时，电离过程就达到平衡。
平衡建立过程如图所示。
2．电离平衡的特征
3．外界因素对电离平衡的影响
4．电离平衡常数
（1）表达式
①对于一元弱酸HA：
HA
H＋＋A－，平衡常数K＝。
②对于一元弱碱BOH：
BOH
B＋＋OH－，平衡常数K＝。
（2）特点
①电离平衡常数只与温度有关，升温，K值______。
②多元弱酸的各级电离平衡常数的大小关系是_________，故其酸性取决于第一步。
（3）意义
5．电离度（α）
α＝
×100%
一般情况下，弱电解质浓度越大，电离度越小，弱电解质浓度越小，电离度越大。
实验探究
拓展实验：
水中火光
【原理】氯酸钾和浓硫酸作用，生成易分解的氯酸，产生二氧化氯；二氧化氯很容易分解生成氯气和氧气；白磷燃烧，生成五氧化二磷；五氧化二磷和水反应生成磷酸。
KClO3＋H2SO4＝HClO3＋KHSO4；
4HClO3＝4ClO2↑＋O2↑＋2H2O；
2ClO2＝Cl2＋2O2；
4P＋5O2＝2P2O5；
P2O5＋3H2O＝2H3PO4。
【准备】200毫升烧杯，2毫升移液管，镊子，药匙，水，98％浓硫酸
，氯酸钾，白磷。
【操作】
（1）在烧杯中放入10克氯酸钾晶体，慢慢注入100毫升水，再用镊子夹取2～3块绿豆大的白磷放在氯酸钾晶体中间。
（2）然后用移液管吸取浓硫酸2毫升注到氯酸钾和白磷的交界处，这时白磷燃烧，发出火光。
练一练：
白磷能燃烧除说明二氧化氯分解放出氧气，还能说明什么？
参考答案：
能说明前面的反应是放热反应，放热使白磷达到着火点在氧气中燃烧。
重点突破
一、直击考点：
考点一电解质、强弱电解质的比较与判断
该考点经常以选择题出现，多进行正误判断。
电解质与非电解质的判断注意点：
①不要认为所给物质不是电解质就是非电解质，如Cu、Cl2等单质既不是电解质也不是非电解质。
②电解质不一定导电，如氯化钠晶体；不导电的物质不一定是非电解质。
③非电解质不导电，导电物质不一定是电解质，如金属等。
④电解质必须是化合物本身电离出离子，否则不属于电解质，如CO2、SO3、NH3等物质的水溶液虽能导电，但它们并不是电解质，因为它们是与水反应生成了电解质。
【例1】下列说法正确的是（）
A．CO2溶于水能导电，因此CO2是电解质
B．KHSO4只有在电流作用下才能电离成K＋、H+和SO42－
C．强电解质溶液的导电能力不一定都强，弱电解质溶液的导电能力不一定都弱
D．AgCl难溶于水，所以AgCl是弱电解质；醋酸铅易溶于水，所以醋酸铅是强电解质
考点二弱电解质的电离平衡的考查
本考点是高考考查的热点，多以单独的选择题形式出现。
以CH3COOH
CH3COO－+H＋△H>0为例
改变条件
平衡移动方向
n（H＋）
c（H＋）
c（CH3COO－）
电离程度
导电能力
Ka
加水稀释
向右
增大
减小
减小
增大
减弱
不变
加少量冰醋酸
向右
增大
增大
增大
减小
增强
加浓盐酸
向左
增大
增大
减小
减小
增强
加入NaOH（s）
向右
减小
减小
增大
增大
增强
CH3COONa（s）
向左
减小
减小
增大
减小
增强
加入镁粉
向右
减小
减小
增大
增大
增强
升高温度
向右
增大
增大
增大
增大
增强
增大
【例2】已知0.1mol·L-1的醋酸溶液中存在电离平衡：
CH3COOH
CH3COO－＋H＋，要使溶液中c（H＋）/c（CH3COOH）值增大，可以采取的措施是（）
A．加少量烧碱B．升高温度C．加少量冰醋酸D．加水
考点三强、弱电解质的比较
1．相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸（盐酸）和一元弱酸（醋酸）的比较
c（H+）
pH
中和碱的能力
与活泼金属产生H2的量
开始时与金属反应的速率
一元强酸
大
小
相同
相同
大
一元弱酸
小
大
小
2．相同pH、相同体积的一元强酸（盐酸）和一元弱酸（醋酸）的比较
c（H+）
酸的浓度
中和碱的能力
与活泼金属产生H2的量
开始时与金属反应的速率
一元强酸
相同
小
弱
少
相同
一元弱酸
大
强
多
【例3】下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是（ ）
A．相同浓度的两溶液中c（H＋）相同
B．100mL0.1mol·L－1的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠
C．pH＝3的两溶液稀释100倍，pH都为5
D．两溶液中分别加入少量对应的钠盐，c（H＋）均明显减小
二、走出误区：
误区一误认为强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液导电能力强
电解质溶液导电能力与溶液中离子浓度、离子的电荷数有关，与离子数多少无关。
离子电荷数相同时，离子浓度越大，导电性越强；离子浓度相同时，离子电荷数越高，导电性越强；离子浓度越大，离子电荷数越大，溶液导电性越强。
强电解质溶液导电性不一定比弱电解质溶液导电性强：
①通常，弱电解质溶液中加入少量强电解质，能较大程度增大溶液导电性，而强电解质溶液中
加入少量强电解质，溶液导电性增强不明显；②一般随温度升
高，电解质溶液的导电性增强（与金属导电相反）；③在纯醋
酸中加入水，其导电性变化情况如右图所示。
【例1】电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量，根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。
如图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。
下列示意图中，能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是（）
A．
C．
误区二误认为强电解质一定都溶于水
学习强电解质和弱电解质的概念时，切莫混淆溶解度与电离程度，步入“难溶的物质都是弱电解质”的误区。
难溶物质如果属于盐，一般属于强电解质，如BaCO3，AgCl等，因为它们溶于水的那部分能完全电离；如果属于弱酸如硅酸，或属于弱碱如Fe（OH）2、Al（OH）3、Mg（OH）2，则属于弱电解质。
理解“弱电解质”的关键是理解“溶解的量部分电离”的内涵，区别“溶解”与“电离”。
【例2】下表中物质的分类组合正确的是（）
A
B
C
D
强电解质
Al2（SO4）3
BaSO4
HF
KClO3
弱电解质
H3PO4
H2O
CaCO3
Al（OH）3
非电解质
CO2
NH3·H2O
NH3
HI
错解：
C
原因：
碳酸钙不溶于水，是弱电解质。
正解：
A
原因：
B项中NH3·H2O为弱电解质，故B项错误；C项中HF为弱电解质，CaCO3为强电解质，故C项错误；D项中HI为强电解质，故D项错误。
巩固复习
1．下列有关叙述正确的是（）
A．铜可导电，所以铜是电解质
B．MgCl2在熔融状态下可导电，它是电解质
C．HCl、H2SO4液态时都不导电，都是非电解质
D．能导电的单质一定是金属
2．下列物质的电离方程式不正确的是（）
A．NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO
B．H2CO3
H＋＋HCO
，HCO
H＋＋CO
C．AlCl3===Al3＋＋3Cl－
D．NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO
2．A解析：
A项NaHCO3是强电解质，但HCO
不能完全电离，故其电离方程式应为NaHCO3===Na＋＋HCO
.
3．用食用白醋（醋酸浓度约为1mol/L）进行下列实验，能证明醋酸为弱电解质的是（）
A．白醋中滴入石蕊试液呈红色
B．白醋加入豆浆中有沉淀产生
C．蛋壳浸泡在白醋中有气体放出
D．pH试纸显示醋酸的pH为2～3
3．D解析：
A项说明溶液呈酸性，故A项不符合；B项说明白醋是一种电解质溶液，故B项不符合；C项说明醋酸的酸性比碳酸强，但不能证明醋酸为弱电解质，故C项不符合。
4．对氨水溶液中存在的电离平衡NH3·H2O
NH4++OH－，下列叙述正确的是（）
A．加水后，溶液中n（OH－）增大
B．加入少量浓盐酸，溶液中n（OH－）增大
C．加入少量浓NaOH溶液，电离平衡向正反应方向移动
D．加入少量NH4Cl固体，溶液中c（NH4+）减少
5．用pH均为2的盐酸和醋酸溶液，分别中和等体积、等物质的量浓度的氢氧化钠溶液，当氢氧化钠恰好被完全中和时，消耗盐酸和醋酸溶液的体积分别为Vl和V2，则Vl和V2的关系正确的是（）
A．V1＞V2B．V1＜V2C．V1=V2D．V1≤V2
5．A解析：
由于醋酸是弱酸，它在溶液中电离时存在电离平衡，醋酸只有少部分电离，因此pH均为2的盐酸和醋酸溶液的浓度相比，醋酸物质的量浓度应大于盐酸物质的量浓度。
用这两种酸中和含NaOH物质的量相同的溶液，消耗盐酸和醋酸的物质的量相同，依据V（aq）=n/c，消耗盐酸溶液的体积大，故A项正确。
6．一元弱酸HA（aq）中存在下列电离平衡：
HA
A－+H+。
将1.0molHA分子加入1.0L水中，下图中，表示溶液中HA、H+、A－的物质的量浓度随时间而变化的曲线正确的是（）
6．C解析：
本题考查电离平衡原理与图像结合能力。
根据弱酸HA的电离平衡知，HA浓度由大到小，但不会等于0，排除D项；A－、H+浓度由0增大，但不会达到1.2mol/L，排除了B；平衡时c（H+）=c（A－），排除A项；平衡时，HA减少量等于A－的量，故C项正确。
7．高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸，其酸性在水溶液中差别不大。
以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数：
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
1.6×10-5
6.3×10-9
1.6×10-9
4.2×10-10
从以上表格中判断以下说明中不正确的是（）
A．在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离
B．在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最强的酸
C．在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4=2H++SO42－
D．水对于这四种酸的强弱没有区分能力，但醋酸可以区分这四种酸的强弱
7．C解析：
由电离常数的数据可知四种酸在冰醋酸中均未完全电离，酸性最强的是HClO4，最弱的是HNO3，由此可知选项C中的电离方程式用“
”表示，故C项不正确。
8．（2010重庆）pH=2的两种一元酸x和y，体积均为100mL，稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。
分别滴加NaOH溶液（c=0.1mol/L）至pH=7，消耗NaOH溶液体积为Vx、Vy，则（）
A．x为弱酸，Vx＜VyB．x为强酸，Vx＞Vy
C．y为弱酸，Vx＜VyD．y为强酸，Vx＞Vy
8．C解析：
从图像看，稀释10倍，x的pH值变化1，y的pH值变化小于1，说明x为强酸，y为弱酸。
pH相等的强酸和弱酸与碱反应，弱酸的原浓度大，故消耗碱的量大，故C项正确。
提高训练
9．判断下列说法的正误
（1）（2010北京）0.1mol·L-1CH3COOH溶液的pH>1，（原因是）CH3COOH
CH3COO－＋H＋。
（）
（2）（2010福建，10C）由0.1mol·L-1一元碱BOH溶液的pH＝10，可推知BOH液存在
BOH===B＋＋OH－。
（）
（3）（2010·全国Ⅱ）醋酸在醋酸钠溶液中电离的程度大于在纯水中电离的程度。
（）
（4）（2010全国Ⅰ）某醋酸溶液的pH＝a，将此溶液稀释1倍后，溶液的pH＝b，则
a>b。
（）（5）（2011浙）已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为α，
。
若加入少量醋酸钠固体，则CH3COOH
CH3COO－＋H＋向左移动，α减
小，Ka变小。
（）
9．
（1）√
（2）×（3）×（4）×（5）×
10．将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中，下列各图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势，其中错误的是（）
11．光谱研究表明
，易溶于水的SO2所形成的溶液中存在着下列平衡：
SO2＋xH2O
SO2·xH2O
据此，下列判断中正确的是（）
A．该溶液中存在着SO2分子
B．该溶液中H＋浓度是SO32－浓度的2倍
C．向该溶液中加入足量的酸都能放出SO2气体
D．向该溶液中加入过量NaOH可得到Na2SO3、NaHSO3和NaOH的混合溶液
11．A解析：
A项由题给信息知SO2溶于水只是部分与水作用生成H2SO3，所以溶液中一定存在SO2分子，故A项正确；B项H2SO3的二步电离是逐级减弱的，故B项错误；C项若向该溶液中加入强氧化性酸HClO就难以放出SO2，若加入比H2SO3酸性弱的酸，也不会放出SO2，故C项错误；D项若加入足量NaOH，就不会大量存在NaHSO3故D项错误。
12．某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，平衡pH值随溶液体积变化的曲线如图所示。
据图判断正确的是（）
A．
为盐酸稀释时的pH值变化曲线
B．b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C．a点KW的数值比c点KW的数值大
D．b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
13．已知室温时，0.1mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是（）
A．该溶液的pH=4
B．升高温度，溶液的pH增大
C．此酸的电离平衡常数约为1×10－7
D．由HA电离出的c（H＋）约为水电离出的c（H＋）的106倍
14．如图是一定温度下向不同电解质溶液中加入新物质时溶液的导电性发生变化的情况，其电流（I）随新物质加入量（m）的变化曲线。
以下四个导电性实验，其中与A图变化趋势一致的是，与B图变化趋势一致的是，与C图变化趋势一致的是。
A．氢氧化钡溶液中滴入硫酸溶液至过量
B．醋酸溶液中滴入氨水至过量
C．澄清石灰水中通入CO2至过量
D．在氯化铵溶液中逐渐加入适量氢氧化钠固体
E．向饱和的氢硫酸溶液中通入过量的二氧化硫
在一定温度下，有a．盐酸，b．硫酸，c．醋酸三种酸：
（1）当三种酸物质的量浓度相同时，c（H＋）由大到小的顺序是____________。
（2）同体积、同物质的量浓度的三种酸，中和NaOH的能力由大到小的顺序是________。
（3）若三者c（H＋）相同时，物质的量浓度由大到小的顺序是________。
（4）当三者c（H＋）相同、体积相同时，分别放入足量的锌，相同状况下产生气体的体积由大到小的顺序是________。
（5）当c（H＋）相同、体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌粒，若产生相同体积的氢气（相同状况），则开始时反应速率的大小关系为________，反应所需时间的长短关系是________。
（6）将c（H＋）相同的三种酸均加水稀释至原来的100倍后，c（H＋）由大到小的顺序是________。
15．
（1）b＞a＞c
（2）b＞a＝c （3）c＞a＞b（4）c＞a＝b （5）a＝b＝c a＝b＞c
（6）c＞a＝b
CH3COOH部分电离，随着水的加入，使CH3COOH的电离程度增大，c（H＋）减小的程度较
16．
（1）＜
（2）①不变；Ka不随浓度变化而变化。
②c（H＋）为4.18×10－4mol/L；醋酸的电离度为4.18%。
解析：
（1）设NH3·H2O的电离度分别为α1、α2，则
＝
＝10·
，溶液浓度越小，电离度越大，即α1<α2，所以c1<10c2。
（2）①Ka只随温度变化而变化。
加入盐酸Ka不变。
②设平衡时c（H＋）＝c（CH3COO－）＝x，则c（CH3COOH）平＝0.010－x，由Ka＝
＝1.75×10－5进行0.010－x≈0.010处理后，解得x＝4.18×10－4mol/L，α＝
×100%＝4.18%。
第二节水的电离和溶液的pH
考纲解读
考纲内容
要求
名师解读
水的电离，离子积常数
Ⅰ
近5年来，新课标对水的电离查共计7次，考查重点是水的电离平衡的影响因素、酸碱中和滴定原理的应用、溶液pH的有关计算。
2013年高考对本节的考查更多的会以弱电解质的稀释、盐类的水解及粒子浓度大小结合考查，多在选择题中某一选项中出现。
溶液pH的定义，测定溶液pH的方法
Ⅰ
能进行pH的简单计算
Ⅱ
基础巩固
一、水的电离
1．水的电离
水是极弱电解质，它能电离，可写为：
________________或_____________________（称为水的自偶电离）。
任何水溶液中都存在水的____，也就是说任何溶液中都有____和____。
2．水的离子积
（1）表达式：
Kw=____________，在25℃时，测定c（H+）=c（OH－）=____________，即Kw=____________。
（2）水的离子积只与____有关，________水的离子积增大。
二、溶液的酸碱性
1．判断溶液酸碱性的唯一标准：
溶液酸
碱性
c（H＋）与c（OH－）关系
任意温度
常温（mol·L-1）
pH（常温）
酸性
c（H＋）____c（OH－）
c（H＋）____1×10－7
7
中性
c（H＋）____c（OH－）
c（H＋）＝c（OH－____1×10－7
7
碱性
c（H＋）____c（OH－）
c（H＋）____1×10－7
7
2．溶液酸碱性的表示方法——pH
（1）定义：
pH=________。
（2）意义：
pH大小能反映出溶液中c（H＋）的大小，即能表示溶液的酸碱性强弱。
（3）范围：
pH的范围一般在________之间，当c（H＋）＞1mol·L-1时，用物质的量浓度直接表示溶液的酸、碱性更方便。
（4）规律：
pH越小，溶液的酸性强；pH越大，溶液的碱性强。
（5）pH的测定
酸碱指示剂只能测定溶液pH的粗略范围，一般不能准确测定pH，测定溶液的pH一般选用pH试纸和pH计。
三、酸碱中和滴定
1．实验原理
利用____反应，用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的实验方法。
2．实验用品
（1）仪器
_____滴定管（如图A）、_____滴定管（如图B）、滴定管夹、铁架台、________。
（2）试剂：
标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。
3．中和滴定操作：
（以标准盐酸滴定NaOH溶液为例）
（1）准备
①滴定管：
a．____，b．洗涤，c．____，d．装液，e．_______，f．______，g．____。
②锥形瓶：
a．注碱液，b．记读数，c．加指示剂。
只用______洗涤，不能用_____润洗。
（2）滴定
右手_________
_________
（3）终点判断
等到滴入最后一滴反应液，指示剂变色，且____不褪色，视为滴定终点。
（4）数据处理
按上述操作重复二至三次，求出用去标准盐酸体积的平均值，根据c（NaOH）＝________计算。
自我校对
实验探究
拓展实验：
“可乐”变“雪碧”
【原理】硫代硫酸钠和碘能发生氧化—还原反应，褪去碘溶液的颜色：
I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6。
【准备】可口可乐空瓶、50亳升酒精、碘片、硫代硫酸钠、烧杯。
【操作】
（1）取可口可乐空瓶一只，倒入四分之三体积的蒸馏水。
（2）取烧杯一只，加入50亳升酒精，并加入适量碘片，制得深褐色酒精碘溶液，将配好的溶液倒入可乐瓶中。
边加碘边振荡烧杯直到溶液的颜色和可乐相似为止。
一瓶“可乐”就制好了。
（3）在干燥的瓶盖内放入硫代硫酸钠（大苏打）粉末，然后取一张糯米纸盖在粉末上，再将瓶盖轻轻地盖在瓶口上，小心盖紧，注意不要使大苏打粉末散落在瓶内。
（4）将可口可乐瓶用力一摇，很快一瓶“可乐”变成了无色透明的“雪碧”。
【说明】这种“可口可乐”不会可口，“雪碧”也不会令人清爽，它们绝对不能饮用。
练一练：
1．硫代硫酸钠俗称“大苏打”，“苏打三姐妹”中的另外2个“苏打”、“小苏打”分别是什么物质？
2．酒精的作用是什么？
参考答案
1．苏打是碳酸钠，小苏打是碳酸氢钠。
2．由于碘在水中的溶解度小，用酒精作溶剂，一方面可以和碘相溶，另一方面酒精与水互溶。
重点突破
一、直击考点：
考点一对水的电离平衡的考查
该考点经常结合弱电解的电离平衡、水解平衡来考查，多以选择题形式出现。
影响水的电离平衡的因素：
1．温度：
升高温度，促进水的电离平衡向右移动，OH－和H+浓度都增大，但仍相等，所以显中性。
100℃时，Kw=5.5×10-13。
2．加入酸或碱：
在水中加入的酸或碱，即增大c（H+）或（OH－），抑制水的电离，电离平衡向左移动，水本身电
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