化学练习及知识点讲解水溶液中的离子平衡.docx

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化学练习及知识点讲解水溶液中的离子平衡

水溶液中的离子平衡

[考点梳理]

考点一化学平衡常数

1.概念

在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度计量数次方的乘积与反应物浓度计量数次方的乘积的比值是一个常数,用符号K表示｡

2.表达式

对于反应mA（g）+nB（g）⇌pC（g）+qD（g）,K=

3.平衡常数的注意事项

（1）K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越高｡

（2）平衡常数只与温度有关,与与反应物或生成物的浓度无关｡

（3）固体和纯液体的浓度通常看作常数“1”,不计入平衡常数表达式中，稀溶液中的H2O的浓度可不表达

（4）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数｡若反应方向改变,则平衡常数改变｡若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变｡

4、平衡常数的应用

（1）利用K可以推测可逆反应进行的程度｡

K的大小表示可逆反应进行的程度,K大说明反应进行程度大,反应物的转化率大｡K小说明反应进行的程度小,反应物的转化率小｡

（2）借助平衡常数,可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态｡

对于可逆反应aA（g）+bB（g）⇌cC（g）+dD（g）,在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系:

Q=

（3）利用K可判断反应的热效应

若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应｡

随堂练习

1、在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800℃达到下列平衡：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）K=1.00

若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.200mol·L-1和1.00mol·L-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？

2、高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:

FeO（s）+CO（g）⇌Fe（s）+CO2（g）ΔH>0

（1）下列可以判断该反应已经达到化学平衡状态的是________｡

a.高炉内气体压强不变b.混合气体中CO浓度不变

c.c（CO）=c（CO2）d.混合气体的密度不变

（2）此反应的平衡常数表达式为K=________｡

（3）温度下降,则平衡常数K值________（填“增大”､“减小”或“不变”）｡

（4）已知1100℃时,K=0.263,此时测得高炉中c（CO2）=0.025mol/L,c（CO）=0.1mol/L,在这种情况下,该反应________（填“是”或“没有”）处于化学平衡状态,此时化学反应速率是正反应速率________逆反应速率（填“>”､“<”或“=”）,其原因是________________｡

3.在25℃时,密闭容器中X､Y､Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:

物质

X

Y

Z

初始浓度/mol·L-1

0.1

0.2

0.0

平衡浓度/mol·L-1

0.05

0.05

0.1

下列说法错误的是（）

A.反应达到平衡时,X的转化率为50%

B.反应可表示为X+3Y⇌2Z,其平衡常数为1600

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大

D.改变温度可以改变此反应的平衡常数

4.低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：

2NH3（g）+NO（g）

2N2（g）+3H2O（g）ΔH<0

在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是

A.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大

B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小

C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡

D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大

5.在一定温度下，反应

H2（g）+

X2（g）

HX（g）的平衡常数为10。

若将1.0mol的HX（g）通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX（g）的最大分解率接近于

A．5%B．17%C．25%D．33%

6.铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。

在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：

Fe2O3（s）＋3CO（g）

2Fe（s）＋3CO2（g）

①该反应的平衡常数表达式为：

K=。

②该温度下，在2L盛有Fe2O3粉末的密闭容器中通入CO气体，10min后，生成了单

质铁11.2g。

则10min内CO的平均反应速率为。

考点二弱电解质的电离平衡电离平衡

（1）电解质与非电解质（注意CO2、SO2、NH3等水溶液可以导电但是非电解质）

（2）强弱电解质（注意KSCN等盐属于弱电解质，思考苯酚、水、乙醇、盐酸与钠反应的现象有什么不同）

（3）弱电解质的电离平衡（常见的H2CO3、NH3•H2O、CH3COOH等电离方程式的书写）

（4）水的电离，影响水的电离因素（酸，碱、盐、温度等）

（5）水的离子积常数（KW）

考点三中和滴定

（1）用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的实验方法

（2）原理：

n（

）=n（H+）

（3）关键：

准确测定标准液与待测液的体积，准确判断滴定的终点

（4）仪器与操作：

准备、滴定

（5）误差分析与数据处理

（6）溶液中PH的计算：

考点四溶液PH的计算

1．有关溶液混合稀释的计算

（1）不同物质的量浓度溶液的混合

稀释，抓住稀释前后溶质的物质的量不变，列方程式：

c1·V1=c2·V2

①如果忽略溶液体积变化，则c1·V1+c2·V2=c混·（V1+V2）

②如果考虑溶液混合后的体积改变，则c1·V1+c2·V2=c混·V混（V混=

）

（2）不同质量分数的两种溶液混合的计算

混合：

抓住混合前后溶质的质量不变，列方程式：

m1·w1+m2·w2=（m1+m2）·w混

（3）两种同溶质溶液等质量混合、等体积混合时质量分数的判定

①等质混：

两种同溶质液体（或某溶液与水）等质量混合时：

w混=

；

②等体混：

两种同溶质液体（或某溶液与水）等体积混合时：

w混∈［

，w（ρ大）］。

2.物质的量浓度、溶解度、质量分数的相互换算

（1）溶质的质量分数w与物质的量浓度c

（密度的单位为g·cm-3或者g·mL-1）

（2）饱和溶液的质量分数与溶解度：

w=

×100%，c=

（3）标准状况下求气体溶解于水后所得溶液的物质的量浓度的计算

c=

，式中V为标准状况下气体体积，V（H2O）为水的体积，ρ为溶液的密度（密度的单位为g·cm-3或者g·mL-1）。

3．有关溶液pH的简单计算

（1）一种强酸或一种强碱的pH计算

强酸：

先求c（H+），再求pH：

如HnA，浓度为cmol/L，pH=-lgc（H+）=-lgnc。

强碱：

先求c（OH-），然后由KW换算成c（H+），再求pH或直接求pOH，再根据关系式pH=14-pOH求。

如B（OH）n，浓度为cmol/L，pH=-lgc（H+）=14+lgnc。

（2）关于两强（强酸或强碱）混合pH的计算

①两强酸混合，先算c混（H+），再算pH，c混（H+）=

②两强碱混合，先算c混（OH-），再算c混（H+），最后算pH，c混（OH-）=

（3）强酸强碱混合，其中一种物质过量的pH的计算

①酸过量时，先求c混（H+），再求pH，c混（H+）=

②碱过量，先算c混（OH-）,再算c混（H+）,最后算pH，c混（OH-）=

（4）溶液稀释时pH的计算

①对于强酸溶液，c（H+）每稀释10n倍，pH增大n个单位，但不突破7。

②对于强碱溶液，c（OH-）每稀释10n倍，pH减小n个单位，但不突破7。

③对于pH相同的强酸与弱酸（或强碱与弱碱）稀释相同倍数时，pH变化程度不同，其结果是强酸（或强碱）pH变化大，而弱酸（或弱碱）pH变化小。

随堂练习

例1：

20℃时，硫酸的密度和物质的量浓度对照表如下：

ρ／g·cm－3

1.01

1.07

1.14

1.22

1.30

1.40

1.50

1.61

1.73

1.81

1.84

c/mol·L－1

0.10

1.10

2.33

3.73

5.30

7.14

9.18

11.50

14.12

16.62

18.40

（1）将浓度为c1密度为ρ1和浓度为c2密度为ρ2（c1>c2）两种硫酸溶液混合，所得溶液的密度_______（选填序号）。

A．等于（ρ1+ρ2）/2B．小于（ρ1+ρ2）/2

C．大于（ρ1+ρ2）/2D．以上均可能

（2）将18.4mol/L的浓硫酸100mL加水稀释成5.3mol/L，则稀释后稀硫酸的体积为_________，加入的水的体积为______mL（所有数据均在20℃时测定，20℃时水的密度近似看成1g/cm3）。

（3）现有H2SO4和Na2SO4的混合溶液200mL，其中的H2SO4的物质的量浓度为1mol/L，Na2SO4的物质的量浓度为0.5mol/L。

若要使H2SO4和Na2SO4的物质的量浓度分别为2mol/L和0.2mol/L，应加入98％的浓硫酸________mL，再加入蒸馏水稀释至_______mL才能实现。

变式训练：

有两份溶液，其中所含溶质相同，设其摩尔质量为Mg/mol。

根据下表信息，回答有关问题：

溶质的质量分数

溶液的密度（g·cm－3）

第一份溶液

ω1

ρ1

第二份溶液

ω2

ρ2

（1）第一份溶液中，溶质的物质的量浓度为__________。

（2）取等质量两份溶液混合，则所得混合液中溶质的质量分数ω3=______________。

（3）若有ω1＞ω2，取等体积的两份溶液混合，设所得混合液中溶质的质量分数为ω4，试比较ω3、ω4的相对大小？

___________________________________________。

例2：

下列说法不正确的是

A．25℃时，0.1mol/LHNO3和0.1mol/LCH3COOH的混合溶液的pH约为1

B.25℃时，Mg（OH）2悬浊液中由Mg（OH）2电离出的c（OH-）≈10-4mol/L，则Mg（OH）2悬浊液的pH约为10

C.25℃时，Fe（OH）3悬浊液中由Fe（OH）3电离出的c（OH-）≈10-10mol/L，则Fe（OH）3悬浊液的pH约为4

D.25℃时，1体积pH=2.5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完全反应，则该碱溶液的pH应为10.5

变式训练：

室温时，将xmLpH=a的稀NaOH溶液与ymLpH=b的稀盐酸充分反应。

下列关于反应后溶液pH的判断，正确的是

A．若x=y，且a+b=14,则pH＞7

B．若10x=y，且a+b=13,则pH=7

C．若ax=by，且a+b=13,则pH=7

D．若x=10y，且a+b=14,则pH＞7

例3：

已知Ksp（AgCl）=c（Ag+）·c（Cl-）=1.8×10-10，Ksp（Ag2CrO4）=c（Ag+）2·c（CrO42-）=1.9×10-12。

一个学生通过实验验证醋酸银（CH3COOAg）的Ksp。

实验中用了如下的反应：

2Ag＋（aq）＋Cu（s）

2Ag（s）＋Cu2＋（aq）。

这个学生将已知质量的铜片加入到CH3COOAg饱和溶液中，待充分反应之后，将铜片冲洗干净、干燥、重新称量。

（1）写出能表示CH3COOAg的沉淀溶解平衡的方程式：

___________________________。

（2）CH3COOAg的Ksp＝2.0×10－3。

铜片刚开始的质量为23.4g，将铜片放在100mL的CH3COOAg饱和溶液中，此饱和溶液中没有CH3COOAg固体。

通过计算说明充分反应后铜片中铜的质量为何值时，CH3COOAg的Ksp得到证实。

（3）为什么做此实验时CH3COOAg饱和溶液中必须没有CH3COOAg固体?

。

变式训练：

已知一些银盐的数据如下：

化学式

AgCl

AgBr

AgI

Ag2S

Ag2CrO4

化学式

AgCl

AgBr

AgI

Ag2S

Ag2CrO4

颜色

白色

浅黄色

黄色

黑色

红色

溶解度/g

1.5×10－4

7.1×10－7

2.1×10－7

1.3×10－16

4.3×10-2

测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银法进行滴定。

滴定时，应加入的指示剂是

A．KBrB．KIC．K2SD．K2CrO4

【当堂反馈】

1．20℃时，饱和KCl溶液的密度为1.174g·cm－3，物质的量浓度为4.0mol·L－1，则下列说法中不正确的是

A．25℃时，饱和KCl溶液的浓度大于4.0mol·L－1

B．此溶液中KCl的质量分数为

×100%

C．20℃时，密度小于1.174g·cm－3的KCl溶液是不饱和溶液

D．将此溶液蒸发部分水，再恢复到20℃时，溶液密度一定大于1.174g·cm－3

2．将40℃的饱和石灰水冷却至10℃；或加入少量CaO，但温度仍保持40℃，在这两种情况下均未改变的是

A．Ca（OH）2的溶解度、溶剂的质量

B．溶液中溶质的质量分数

C．溶液的质量、水的电离平衡

D．溶液中Ca2+的数目、Ca（OH）2的溶解平衡

3．根据下图所示，A、B、C、D四种物质的溶解度曲线，完成下列问题：

（1）当温度高于0℃低于t1℃时，四种物质溶解度由大到小的顺序是________。

（2）温度在________℃时，B、D两物质溶解度相等。

（3）随温度升高，D物质溶解度________。

（4）要想得到四种物质的晶体，A、B采取________方法，C采取________方法，D采取________方法，分离A、C可用________方法。

4．阿伏加德罗常数（NA）、物质的量（n）和粒子数（N）之间有如下关系：

NA＝N/n。

测定阿伏加德罗常数有多种方法，其中电解法是常用的方法。

试回答下列有关问题。

（1）现实验室有同样浓度的氯化钠、硫酸铜、硝酸银、硫酸等溶液。

若实验过程中不考虑电极上的析出物质与电解后的溶液之间的反应，则你认为选用哪一种溶液作为电解液，实验既简便、测定结果误差又小，并说明理由______________________________________。

（2）采用你所选定的溶液来实验，至少应测定哪些数据？

___________________________。

（3）若已知1个电子的电量为q，选定符号代表有关物理量，列出计算阿伏加德罗常数（NA）的数学表达式。

考点五盐的水解平衡

一、本质：

弱电解质从逆向建立电离平衡时破坏了水的电离平衡

（2）影响因素：

内因：

有弱才水解，越弱越水解

外因：

温度、浓度

（3）应用：

①判断盐溶液中离子种类和比较离子浓度

弱酸或弱碱，如CH3COOH、NH3•H2O和H2CO3

弱酸与其盐溶液如：

HAC与NaAC，弱碱与其盐溶液NH4Cl与NH3•H2O

多元弱酸的酸式盐溶液如：

NaHCO3、NaHC2O4溶液

②离子共存问题

Fe3+、Cu2+、NH4+、Al3+、Fe2+等离子只能存在于酸性溶液中

、

、

、

、

等离子只能存在于碱性溶液中

HCO3-在酸性与碱性溶液中均不能存大

泡沫灭火器中发生的反应

③某些盐或盐溶液制备、保存

FeCl3溶液的配制方法：

硅酸钠溶液在空气中久置变浑浊的原因，不能用玻璃瓶塞的原因

④Fe（OH）3胶体的制备明矾的净水作用

⑤弱电解质的证明

证明CH3COOH是弱酸的方法：

⑥解释某些化学现象及在生活生产中的应用

由MgCl2•6H2O制取无水氯化镁的方法：

AlCl3•6H2O和SOCl2混合加热可以得到得到无水氯化铝的原因

用TiCl4制取TiO2的反应等

二、三大守恒——电荷守恒、物料守恒、质子守恒

1．电荷守恒：

电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。

如NaHCO3溶液中：

n（Na+）＋n（H+）＝n（HCO3-）＋2n（CO32-）＋n（OH-）推出：

c（Na+）＋c（H+）＝c（HCO3-）＋2c（CO32-）＋c（OH-）

2．物料守恒：

电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。

如NaHCO3溶液中n（Na+）：

n（c）＝1：

1，推出：

c（Na+）＝c（HCO3-）＋c（CO32-）＋c（H2CO3）

3．质子守恒：

如碳酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将Na+离子消掉可得：

c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3）。

如醋酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将钠离子消掉可:

c（OH-）=c（H+）+c（CH3COOH）。

解题思路：

随堂练习：

一、单一溶液型

1.弱酸溶液：

【例1】在0.1mol/L的H2S溶液中，下列关系错误的是（ ）

A.c（H+）=c（HS-）+c（S2-）+c（OH-）B.c（H+）=c（HS-）+2c（S2-）+c（OH-）

C.c（H+）＞[c（HS-）+c（S2-）+c（OH-）]D.c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）=0.1mol/L

2.弱碱溶液：

【例2】室温下，0.1mol/L的氨水溶液中，下列关系式中不正确的是（ ）

A.c（OH-）＞c（H+）B.c（NH3·H2O）+c（NH4+）=0.1mol/L

C.c（NH4+）＞c（NH3·H2O）＞c（OH-）＞c（H+）D.c（OH-）=c（NH4+）+c（H+）

3.强酸弱碱盐溶液：

【例3】在氯化铵溶液中，下列关系正确的是（ ）

A.c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）B.c（NH4+）＞c（Cl-）＞c（H+）＞c（OH-）

C.c（NH4+）＝c（Cl-）＞c（H+）＝c（OH-）D.c（Cl-）＝c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）

4.强碱弱酸盐溶液：

【例4】在Na2S溶液中下列关系不正确的是

A．c（Na+）=2c（HS－）+2c（S2－）+c（H2S）B．c（Na+）+c（H+）=c（OH－）+c（HS－）+2c（S2－）

C．c（Na+）＞c（S2－）＞c（OH－）＞c（HS－）D．c（OH－）=c（HS－）+c（H+）+c（H2S）

5.强碱弱酸的酸式盐溶液：

【例5】（2004年江苏卷）草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性，在0.1mol/LKHC2O4溶液中，下列关系正确的是（CD）

A．c（K+）+c（H+）=c（HC2O4-）+c（OH-）+c（C2O42-）B．c（HC2O4-）+c（C2O42-）=0.1mol/L

C．c（C2O42-）＞c（H2C2O4）D．c（K+）=c（H2C2O4）+c（HC2O4-）+c（C2O42-）

二、两种电解质溶液混合后离子浓度大小的比较

关注混合后溶液的酸碱性

混合后溶液的酸碱性取决于溶质的电离和水解的情况，一般判断原则是：

若溶液中有酸或碱存在，要考虑酸和碱的电离，即溶液相应地显酸性或碱性；若溶液中的溶质仅为盐，则考虑盐水解情况；对于特殊情景要按所给的知识情景进行判断。

1、两种物质混合不反应：

【例】：

用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中C（CH3COO-）＞C（Na+），对该混合溶液的下列判断正确的是（）

　　　A.C（H+）＞C（OH-）B.C（CH3COOH）＋C（CH3COO-）＝0.2mol/L

　　　C.C（CH3COOH）＞C（CH3COO-）D.C（CH3COO-）＋C（OH-）＝0.2mol/L

2、两种物质恰好完全反应

【例】（2003年上海高考题）在10ml0.1mol·L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是（）。

A．c（Na+）＞c（Ac-）＞c（H+）＞c（OH-）B．c（Na+）＞c（Ac-）＞c（OH-）＞c（H+）

C．c（Na+）＝c（Ac-）＋c（HAC）D．c（Na+）＋c（H+）＝c（Ac-）＋c（OH-）

3、两种物质反应，其中一种有剩余：

在审题时，要关注所给物质的量是“物质的量浓度”还是“pH”。

（解答此类题目时应抓住两溶液混合后剩余的弱酸或弱碱的电离程度和生成盐的水解程度的相对大小。

）

【例1】：

把0.02mol·L-1HAc溶液与0.01mol·L-1NaOH溶液等体积混合，则混合液中微粒浓度关系正确的是（）

A.c（Ac-）＞c（Na+）B.c（HAc）＞c（Ac-）C.2c（H+）＝c（Ac-）-c（HAc）D.c（HAc）+c（Ac-）＝0.01mol·L-1

【例2】：

将0.2mol·L－1HCN溶液和0.1mol·L－1的NaOH溶液等体积混合后，溶液显碱性，下列关系式中正确的是

A.c（HCN）c（CN－）

C.c（HCN）－c（CN－）＝c（OH－）D.c（HCN）＋c（CN－）＝0.1mol·L－1

【例3】设氨水的pH＝x，某盐酸的pH＝y，已知x+y＝14，且x>11。

将上述两溶液分别取等体积充分混合后，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序是

A.c（Cl－）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH－）B.c（NH4+）>c（Cl－）>c（H+）>c（OH－）

C.c（NH4+）>c（Cl－）>c（OH－）>c（H+）D.c（Cl－）>c（NH4+）>c（OH－）>c（H+）

例4：

等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混合后,混合溶液中有关离子浓度的关系正确的是（ ）

A.c（M+）＞c（OH-）＞c（A-）＞c（H+）B.c（M+）＞c（A-）＞c（H+）＞c（OH-）

C.c（M+）＞c（A-）＞c（OH-）＞c（H+）D.c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）

例5将标准状况下的2.24LCO2通入150ml1mol/LNaOH溶液中，下列说法正确的是（A）

A．c（HCO3-）略大于c（CO32-）B．c（HCO3-）等于c（CO32-）

C．c（Na+）等于c（CO32-）与c（HCO3-）之和D．c（HCO3-）略小于c（CO32-）

考点六沉淀溶解平衡：

1．沉淀溶解平衡的本质

难溶电解质的溶解平衡在一定重要条件下，当沉淀与溶解的速度相等时，便达到固体难溶电解质与溶液中离子间的平衡状态。

例如：

BaSO4（s）

Ba2+（aq）+SO42-（aq）

2.溶度积：

在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，各离子浓度幂之乘积为一常数，称为溶度积常数，简称溶度积。

用符号Ksp表示。

对于AmBn型电解质来说，溶度积的公式是：

Ksp=[An+]m[Bm+]n

1溶度积与溶解度的关系

溶度积和溶解度都可以表示物质的溶解能力，溶度积的大小与溶解度有关，它反映了物质的溶解能力。

2溶度积规则，可以判断溶液中沉淀的生成和溶解。

3离子积Qc与溶度积Ksp的区别与联系

某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度的乘积Qc

当Qc＜Ksp时，为不饱和溶液；

当Qc=Ksp时，为饱