高中化學(xué)蘇教版 (2019)選擇性必修1專題3 水溶液中的離子反應(yīng)第三單元鹽類的水解導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

1．電荷守恒
(1)含義：電解質(zhì)溶液中無論存在多少種離子，溶液總是呈電中性，即陽離子所帶的正電荷總數(shù)一定等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。
(2)應(yīng)用：如Na2CO3溶液中存在Na＋、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、H＋、OH－、HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，根據(jù)電荷守恒有n(Na＋)＋n(H＋)＝n(OH－)＋n(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＋2n(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )或c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＋2c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )。
(3)意義：由電荷守恒可準(zhǔn)確、快速地解決電解質(zhì)溶液中許多復(fù)雜的離子濃度關(guān)系問題。在應(yīng)用時，務(wù)必弄清電解質(zhì)溶液中所存在的離子的全部種類，切勿忽略H2O電離所產(chǎn)生的H＋和OH－。
2．物料守恒
(1)含義：在電解質(zhì)溶液中，由于某些離子能水解或電離，某種元素的存在形式可能不同，但元素種類、每種元素的原子總數(shù)、不同元素之間原子數(shù)目之比都是保持不變的，稱為物料守恒。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式叫做物料恒等式或質(zhì)量恒等式。
(2)應(yīng)用：如Na2S溶液中存在的物料守恒為c(Na＋)＝2[c(H2S)＋c(S2－)＋c(HS－)]。
(3)意義：物料守恒能用于準(zhǔn)確、快速地解決電解質(zhì)溶液中復(fù)雜的離子、分子的物質(zhì)的量濃度或物質(zhì)的量關(guān)系的問題。在應(yīng)用時，務(wù)必弄清電解質(zhì)溶液中存在的變化(電離和水解反應(yīng))，抓住物料守恒的實質(zhì)。
3．質(zhì)子守恒
(1)含義：質(zhì)子守恒是指電解質(zhì)溶液中粒子電離出的H＋總數(shù)等于粒子接受的H＋總數(shù)。
(2)應(yīng)用：如Na2S溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移如下：
可得Na2S溶液中質(zhì)子守恒關(guān)系為c(H3O＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)或c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)。質(zhì)子守恒關(guān)系也可由電荷守恒關(guān)系與物料守恒關(guān)系推導(dǎo)得到。
[名師點撥] 分清主次關(guān)系
(1)在多元弱酸的酸式強堿鹽溶液中，既存在電離，又存在水解。應(yīng)該全面分析，找出溶液中存在的平衡關(guān)系和主次關(guān)系，其中以電離為主的溶液呈酸性，如NaHSO3溶液、NaH2PO4溶液；以水解為主的溶液呈堿性，如NaHCO3溶液、NaHS溶液、Na2HPO4溶液等。
(2)在弱酸(堿)和其強堿(酸)鹽等量混合的溶液中，既存在弱電解質(zhì)的電離平衡，又存在鹽的水解平衡，應(yīng)分析這兩個過程的主次關(guān)系來確定結(jié)果。如CH3COOH和CH3COONa等量混合的溶液顯酸性，而HCN和NaCN等量混合的溶液顯堿性；再如NH3·H2O和NH4Cl等量混合的溶液顯堿性。
1．已知某一溫度下，在0.1 ml·L－1的強電解質(zhì)NaHA溶液中，c(H＋)＜c(OH－)。則下列關(guān)系式或說法一定不正確的是( )
A．c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)＋c(OH－)
B．c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.1 ml·L－1
C．將上述溶液稀釋至0.01 ml·L－1，c(H＋)·c(OH－) 不變
D．c(A2－)＋c(OH－)＝c(H＋)＋c(H2A)
解析：選A 根據(jù)電荷守恒得：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)＋c(OH－)，故A項不正確；由元素質(zhì)量守恒知：c(Na＋)＝c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.1 ml·L－1，故B項正確；溫度不變，則c(H＋)·c(OH－)不變，故C項正確；由元素質(zhì)量守恒關(guān)系式和電荷守恒關(guān)系式可得：c(H＋)＋c(H2A)＝c(A2－)＋c(OH－)，故D項正確。
2．0.1 ml·L－1的CH3COONH4溶液顯中性，下列關(guān)于該溶液的說法正確的是( )
A．該溶液中：c(CH3COO－)＝c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＝0.1 ml·L－1
B．該溶液中：c(CH3COOH)＝c(NH3·H2O)＝c(H＋)＝c(OH－)
C．該溶液中：c(OH－)－c(CH3COOH)＝c(H＋)－c(NH3·H2O)
D．該溶液中：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝c(NH3·H2O)＋c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＝0.4 ml·L－1
解析：選C 0.1 ml·L－1的CH3COONH4溶液顯中性，則該溶液中c(H＋)＝c(OH－)，而CH3COO－和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 均會發(fā)生水解反應(yīng)，則由電荷守恒可知，c(CH3COO－)＝c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＜0.1 ml·L－1，A項錯誤；CH3COO－和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的水解程度相同，CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2ONH3·H2O＋H＋，又因溶液中的H＋(或OH－)包括水解產(chǎn)生的H＋(或OH－)和水電離產(chǎn)生的H＋(或OH－)兩部分，故c(CH3COOH)＝c(NH3·H2O)＜c(H＋)＝c(OH－)，B項錯誤；由c(CH3COOH)＝c(NH3·H2O)，c(H＋)＝c(OH－)可知，c(OH－)－c(CH3COOH)＝c(H＋)－c(NH3·H2O)，C項正確；根據(jù)物料守恒可知，c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝0.1 ml·L－1，c(NH3·H2O)＋c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＝0.1 ml·L－1，D項錯誤。
3．常溫下，0.2 ml·L－1的一元酸HA與等濃度的NaOH溶液等體積混合后，所得溶液中部分微粒組分及濃度如圖所示，下列說法正確的是( )
A.HA為強酸
B．該混合液pH＝7
C．該混合溶液中：c(A－)＋c(Y)＝c(Na＋)
D．圖中X表示HA，Y表示OH－，Z表示H＋
解析：選C 圖中，A－濃度最大，X、Y、Z濃度依次減小，由題意知，兩者反應(yīng)生成0.1 ml·L－1的NaA溶液。由于A－濃度小于0.1 ml·L－1，說明A－水解，即HA是弱酸，A錯誤；由于A－水解，水解后溶液呈堿性，B錯誤；混合液中粒子濃度大小關(guān)系：c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(HA)＞c(H＋)，因此X表示OH－，Y表示HA，Z表示H＋，c(A－)＋c(Y)＝c(Na＋)，C正確，D錯誤。
4．一定溫度下，下列溶液的離子濃度關(guān)系式正確的是( )
A．0.1 ml·L－1 NaHCO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＋c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )＋c(OH－)
B．Na2CO3溶液中：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＋2c(H2CO3)
C．Na2S溶液中：c(Na＋)＝c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)
D．pH相同的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三種溶液中c(Na＋)：③＞①＞②
解析：選B 任何電解質(zhì)溶液中都存在電荷守恒，根據(jù)電荷守恒得c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＋2c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )＋c(OH－)，A錯誤；在Na2CO3溶液中：Na2CO3===2Na＋＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，由于CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2OHCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋OH－，HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋H2OH2CO3＋OH－，故水電離出來的H＋在溶液中的存在形式有HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 、H2CO3、H＋，根據(jù)質(zhì)子守恒得c(OH－)＝c(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )＋2c(H2CO3)＋c(H＋)，B正確；0.1 ml·L－1 Na2S溶液中，根據(jù)物料守恒得c(Na＋)＝2[c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)]，C錯誤；NaOH是強堿，在水溶液中完全電離，醋酸根離子和次氯酸根離子水解使溶液顯堿性，且醋酸根離子的水解能力小于次氯酸根離子，故pH相同的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三種溶液中c(Na＋)：①＞②＞③，D錯誤。
突破二溶液中粒子濃度的大小比較
1．單一溶液中粒子濃度的大小比較
(1)多元弱酸溶液
根據(jù)多步電離分析知：一級電離>二級電離>三級電離。
例如，0.1 ml·L－1 H3PO4溶液中離子間的關(guān)系是c(H＋)>c(H2PO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) )>c(HPO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )>c(PO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) )>c(OH－)。
(2)多元弱酸的正鹽溶液
根據(jù)弱酸根離子分步水解分析知：一級水解>二級水解。
例如，0.1 ml·L－1 Na2S溶液中：
一級水解：S2－＋H2OHS－＋OH－(主要)
二級水解：HS－＋H2OH2S＋OH－(次要)
故離子濃度的關(guān)系為c(Na＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H＋)。
(3)多元弱酸的酸式鹽溶液
①若離子的水解程度大于電離程度，溶液顯堿性(如NaHCO3溶液)。
0．1 ml·L－1 NaHCO3溶液中存在：
水解：HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋H2OH2CO3＋OH－(主要)
電離：HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) H＋＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) (次要)
水的電離：H2OH＋＋OH－(極微弱)
因水解程度>電離程度，故溶液呈堿性；溶液中微粒大小關(guān)系為
c(Na＋)>c(HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )>c(OH－)>c(H2CO3)>c(H＋)>c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )。
②若離子的水解程度小于電離程度，溶液呈酸性(如NaHSO3溶液)。
0．1 ml·L－1 NaHSO3溶液中存在：
電離：HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) (主要)
水解：HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋H2OH2SO3＋OH－(次要)
水的電離：H2OH＋＋OH－(極微弱)
因電離程度>水解程度，故溶液呈酸性，溶液中微粒大小關(guān)系為
c(Na＋)>c(HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )>c(H＋)>c(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )>c(OH－)>c(H2SO3)。
2．混合溶液中粒子濃度大小比較
混合溶液中粒子濃度的大小比較，根據(jù)電離程度、水解程度的相對大小分析。
(1)電離程度大于相應(yīng)離子的水解程度
例如等物質(zhì)的量濃度的NH4Cl與NH3·H2O的混合溶液中存在：
NH3·H2O的電離：
NH3·H2ONH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋OH－(主要)
NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的水解：NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋H2ONH3·H2O＋H＋(次要)
因為電離程度>水解程度，故混合溶液呈堿性。
溶液中存在的電荷守恒式：c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，由于c(OH－)>c(H＋)，則c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )>c(Cl－)。
物料守恒式：c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＋c(NH3·H2O)＝2c(Cl－)
由于c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )>c(Cl－)，則c(Cl－)>c(NH3·H2O)
故混合溶液中粒子濃度大小順序為
c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )>c(Cl－)>c(NH3·H2O)>c(OH－)>c(H＋)。
再如等物質(zhì)的量濃度的CH3COONa與CH3COOH的混合溶液呈酸性，溶液中粒子濃度大小順序為c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(CH3COOH)>c(H＋)>c(OH－)。
(2)電離程度小于相應(yīng)離子的水解程度
例如等物質(zhì)的量濃度的NaCN和HCN的混合溶液中存在：
CN－的水解：CN－＋H2OHCN＋OH－(主要)
HCN的電離：HCNH＋＋CN－(次要)
因為水解程度>電離程度，故混合溶液呈堿性。
溶液中各粒子濃度大小順序為c(HCN)>c(Na＋)>c(CN－)>c(OH－)>c(H＋)。
3．不同鹽溶液中同一離子濃度的比較，要看溶液中其他離子對其電離或水解的影響。如在相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液中，①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4，c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )由大到小的順序為③>①>②。
1．在CH3COONa溶液中各離子的濃度由大到小排列順序正確的是( )
A．c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)
B．c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(OH－)>c(H＋)
C．c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(H＋)>c(OH－)
D．c(Na＋)>c(OH－)>c(CH3COO－)>c(H＋)
解析：選A 在CH3COONa溶液中由于CH3COO－的水解，使得c(Na＋)>c(CH3COO－)；并且由于水解，使溶液顯堿性，故c(OH－)>c(H＋)；由于鹽的水解程度比較小，所以c(CH3COO－)>c(OH－)，即A項正確。
2．常溫下0.1 ml·L－1 ①CH3COOH溶液、②NaOH溶液、③CH3COONa溶液，下列敘述正確的是( )
A．①中c(CH3COOH)>c(CH3COO－)>c(H＋)>c(OH－)
B．①②等體積混合后，醋酸根離子濃度小于③的二分之一
C．①③等體積混合以后，溶液呈酸性，則c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(H＋)
D．①②等體積混合以后，水的電離程度比①③等體積混合的電離程度小
解析：選B CH3COOH是弱電解質(zhì)，電離是極其微弱的，溶劑水電離產(chǎn)生氫離子，所以①中c(CH3COOH)>c(H＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)，故A錯誤；①②等體積混合后，兩者恰好完全反應(yīng)，所以濃度是原來的一半，但溶液的體積變大促進(jìn)醋酸根離子的水解，所以①②等體積混合后，醋酸根離子濃度小于③的二分之一，故B正確；①③等體積混合以后，以醋酸的電離為主，所以溶液呈酸性，則c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)，故C錯誤；①②等體積混合恰好完全反應(yīng)生成醋酸鈉，醋酸鈉是強堿弱酸鹽，水解對水的電離起促進(jìn)作用，而①③等體積混合以醋酸電離為主，溶液呈酸性，對水的電離起抑制作用，所①②等體積混合以后，水的電離程度比①③等體積混合的電離程度大，故D錯誤。
3．已知某溶液中只存在OH－、H＋、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 、Cl－四種離子，某同學(xué)推測其離子濃度大小順序有以下幾種
①c(Cl－)＞c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＞c(H＋)＞c(OH－)
②c(Cl－)＞c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＞c(OH－)＞c(H＋)
③c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)
④c(Cl－)＞c(H＋)＞c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＞c(OH－)
則：(Ⅰ)上述關(guān)系一定不正確的是________(填序號)。
(Ⅱ)若溶液中只有一種溶質(zhì)，則該溶液中離子濃度的大小關(guān)系為________(填序號)。
(Ⅲ)若四種離子濃度關(guān)系有c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＝c(Cl－)，則該溶液顯________(填“酸性”“堿性”或“中性”)。
解析：溶液中只存在OH－、H＋、NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 、Cl－四種離子時，c(Cl－)＞c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＞c(OH－)＞c(H＋)一定不正確，因為此時電荷不守恒；若溶液中只有一種溶質(zhì)，則為NH4Cl溶液，該溶液中離子濃度的大小關(guān)系為c(Cl－)＞c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＞c(H＋)＞c(OH－)；若四種離子濃度關(guān)系有c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＝c(Cl－)，根據(jù)溶液中電荷守恒，有 c(OH－)＝c(H＋)，則該溶液顯中性。
答案：② ① 中性
突破三利用圖像分析溶液中粒子濃度的關(guān)系
1．酸堿中和滴定圖像
抓五點破滴定圖像
例如：室溫下，向20 mL 0.1 ml·L－1 HA溶液中逐滴加入0.1 ml·L－1 NaOH溶液，溶液pH的變化如圖所示：
2．分布系數(shù)(δ)－pH圖像
注意：曲線交點時，曲線對應(yīng)微粒濃度相等。
1．25 ℃時，向20.00 mL NaOH溶液中逐滴加入某濃度的CH3COOH溶液。滴定過程中，溶液的pH與滴入CH3COOH溶液體積的關(guān)系如圖所示，點②時NaOH溶液恰好被中和。則下列說法中錯誤的是( )
A.CH3COOH溶液的濃度為0.1 ml·L－1
B．圖中點①到點③所示溶液中，水的電離程度先增大后減小
C．點④所示溶液中存在：c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)
D．滴定過程中會存在：c(Na＋)>c(CH3COO－)＝c(OH－)>c(H＋)
解析：選C 根據(jù)圖像分析，滴定前NaOH溶液的pH＝13，則氫氧化鈉溶液的濃度為0.1 ml·L－1，點②時氫氧化鈉恰好被中和，消耗醋酸溶液20 mL，則醋酸溶液的濃度為0.1 ml·L－1，A正確；圖中點①到點③所示溶液中，隨著滴入醋酸溶液，水電離被抑制的程度減小，即水的電離程度增大，恰好反應(yīng)后繼續(xù)滴加醋酸，對水的電離起到抑制作用，即圖中點①到點③所示溶液中，水的電離程度先增大后減小，B正確；點④所示溶液是等濃度的醋酸和醋酸鈉的混合溶液，根據(jù)物料守恒：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝2c(Na＋)，根據(jù)電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，則c(CH3COOH)＋2c(H＋)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)，C錯誤；滴定過程中，醋酸鈉和氫氧化鈉混合溶液中會有c(Na＋)>c(CH3COO－)＝c(OH－)>c(H＋)，D正確。
2．25 ℃時，在25 mL 0.1 ml·L－1 NaOH溶液中，逐滴加入0.2 ml·L－1 CH3COOH溶液，溶液的pH與醋酸體積的關(guān)系如圖所示，下列分析正確的是( )
A．該滴定過程應(yīng)該選擇酚酞作為指示劑
B．B點的橫坐標(biāo)a＝12.5
C．水的電離程度：D>C>B
D．D點時溶液中有：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝c(Na＋)
解析：選A A項，達(dá)到滴定終點時溶液顯堿性，應(yīng)該選用酚酞作為指示劑，正確；B項，當(dāng)a＝12.5時，氫氧化鈉和醋酸的物質(zhì)的量之比為1∶1，恰好完全反應(yīng)生成CH3COONa，CH3COONa為強堿弱酸鹽，溶液顯堿性，與溶液pH＝7不符，錯誤；C項，B點時溶液顯中性，則醋酸過量，D點時溶液顯酸性，醋酸過量更多，水的電離受到抑制，則水的電離程度：D

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