高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第8章物質(zhì)在水溶液中的行為突破全國卷專題講座（九）水溶液中離子平衡的綜合應(yīng)用學(xué)案

突破全國卷專題講座(九)水溶液中離子平衡的綜合應(yīng)用[備考分析]考查方式主要有①弱電解質(zhì)的電離平衡與影響因素及電離常數(shù)的應(yīng)用；②水的電離平衡與影響因素及KW的應(yīng)用；③溶液的酸堿性及pH的計算、pH大小的比較；④鹽類水解的知識與應(yīng)用(包括鹽類水解規(guī)律、影響因素、鹽溶液酸堿性的判斷、鹽類水解反應(yīng)離子方程式的書寫等)；⑤電解質(zhì)溶液中粒子濃度的大小關(guān)系；⑥難溶電解質(zhì)的溶解平衡及Ksp的應(yīng)用等。[解題策略]電解質(zhì)溶液既是中學(xué)化學(xué)理論知識的重點(diǎn)，又是高考考查的熱點(diǎn)。電解質(zhì)溶液知識主要包括弱電解質(zhì)的電離、溶液的酸堿性、鹽類的水解和難溶電解質(zhì)的溶解平衡等。電解質(zhì)溶液知識除在選擇題中單獨(dú)命題外，在非選擇題中也常單獨(dú)命題。(1)將化學(xué)平衡理論遷移和應(yīng)用到水的電離平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡、沉淀溶解平衡中，利用勒·夏特列原理解決平衡的移動問題。(2)利用KW、Ka、Kb、Ksp的表達(dá)式進(jìn)行變換，計算溶液中離子的濃度，進(jìn)行pH計算等。(3)比較溶液中粒子濃度大小時，仔細(xì)審題分析電離和水解的應(yīng)用，結(jié)合三個守恒關(guān)系(電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒)解決問題。①同一溶液中離子濃度大小的比較b.eq\a\vs4\al(混,合,溶,液)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(不反應(yīng)——同時考慮電離和水解。例如：相同濃度,的NH4Cl和氨水等體積混合后，溶液中離子濃度,順序為[NHeq\o\al(＋,4)]>[Cl－]>[OH－]>[H＋]，即,NH3·H2O的電離程度大于NHeq\o\al(＋,4)的水解程度,反應(yīng)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(不過量——\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(生成酸或堿——考慮電離,生成鹽——先考慮電離再考慮,水解)),過量——根據(jù)過量程度考慮電離或水解))))②不同溶液中同一離子濃度大小的比較要注意溶液中離子間的相互影響，如CH3COONH4溶液中CH3COO－和NHeq\o\al(＋,4)的水解相互促進(jìn)；NH4HSO4溶液中NH4HSO4電離出的H＋抑制NHeq\o\al(＋,4)的水解。故等物質(zhì)的量濃度的CH3COONH4、NH4HSO4和NH4Cl溶液中[NHeq\o\al(＋,4)]的大小關(guān)系：NH4HSO4>NH4Cl>CH3COONH4。[突破訓(xùn)練]1．(2016·高考全國卷Ⅲ，13，6分)下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說法正確的是()A．向0.1mol·L－1CH3COOH溶液中加入少量水，溶液中eq\f([H＋],[CH3COOH])減小B．將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃，溶液中eq\f([CH3COO－],[CH3COOH][OH－])增大C．向鹽酸中加入氨水至中性，溶液中eq\f([NHeq\o\al(＋,4)],[Cl－])＞1D．向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3，溶液中eq\f([Cl－],[Br－])不變解析：選D。CH3COOH溶液中存在電離平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋，加水平衡正向移動，n(H＋)增大，n(CH3COOH)減小，所以eq\f([H＋],[CH3COOH])增大，A項錯誤。CH3COONa溶液中存在水解平衡：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，水解反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，升高溫度，水解平衡常數(shù)增大，即eq\f([CH3COOH][OH－],[CH3COO－])增大，則eq\f([CH3COO－],[CH3COOH][OH－])減小，B項錯誤。根據(jù)電荷守恒：[NHeq\o\al(＋,4)]＋[H＋]＝[Cl－]＋[OH－]，溶液呈中性，則[H＋]＝[OH－]，[NHeq\o\al(＋,4)]＝[Cl－]，所以[NHeq\o\al(＋,4)]與[Cl－]的比值為1，C項錯誤。向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入AgNO3后Ag＋濃度不變，由于Ksp不變，故[Cl－]與[Br－]的比值也不變，D項正確。2．(2016·高考全國卷Ⅰ，12，6分)298K時，在20.0mL0.10mol·L－1氨水中滴入0.10mol·L－1的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示。已知0.10mol·L－1氨水的電離度為1.32%，下列有關(guān)敘述正確的是()A．該滴定過程應(yīng)選擇酚酞作為指示劑B．M點(diǎn)對應(yīng)的鹽酸體積為20.0mLC．M點(diǎn)處的溶液中[NHeq\o\al(＋,4)]＝[Cl－]＝[H＋]＝[OH－]D．N點(diǎn)處的溶液中pH<12解析：選D。當(dāng)恰好完全中和時，生成NH4Cl，而NH4Cl溶液呈酸性，酚酞的變色范圍為pH＝8.2～10.0，甲基橙的變色范圍為pH＝3.1～4.4，故應(yīng)選甲基橙作指示劑，A項錯誤；當(dāng)V(鹽酸)＝20.0mL時，恰好完全反應(yīng)，溶液呈酸性，B項錯誤；M點(diǎn)時由溶液中電荷守恒知[NHeq\o\al(＋,4)]＋[H＋]＝[Cl－]＋[OH－]，298K時，pH為7的溶液呈中性，即[H＋]＝[OH－]，則[NHeq\o\al(＋,4)]＝[Cl－]，但[NHeq\o\al(＋,4)]＝[Cl－]?[H＋]＝[OH－]，C項錯誤；該溫度下，0.10mol·L－1一元強(qiáng)堿溶液的pH＝13，若0.10mol·L－1一元弱堿溶液的電離度為10%，則其pH＝12，而0.10mol·L－1氨水的電離度小于10%，故溶液的pH＜12，D項正確。3．40℃，在氨-水體系中不斷通入CO2，各種離子的變化趨勢如圖所示。下列說法不正確的是()A．在pH＝9.0時，[NHeq\o\al(＋,4)]＞[HCOeq\o\al(－,3)]＞[NH2COO－]＞[COeq\o\al(2－,3)]B．不同pH的溶液中存在關(guān)系：[NHeq\o\al(＋,4)]＋[H＋]＝2[COeq\o\al(2－,3)]＋[HCOeq\o\al(－,3)]＋[NH2COO－]＋[OH－]C．隨著CO2的通入，eq\f([OH－],[NH3·H2O])不斷增大D．在溶液pH不斷降低的過程中，有含NH2COO－的中間產(chǎn)物生成解析：選C。A項，在橫坐標(biāo)pH＝9.0的點(diǎn)，向上做一條垂直于橫坐標(biāo)的直線，根據(jù)與不同曲線的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)可以判斷，A項正確；B項，根據(jù)溶液中電荷守恒可得B項正確；C項，eq\f([OH－],[NH3·H2O])＝eq\f(Kb,[NHeq\o\al(＋,4)])，隨著CO2的通入，NHeq\o\al(＋,4)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不斷增大，故[NHeq\o\al(＋,4)]不斷增大，一定溫度下，Kb不變，故eq\f(Kb,[NHeq\o\al(＋,4)])不斷減小，也就是eq\f([OH－],[NH3·H2O])不斷減小，C項錯誤；D項，根據(jù)圖像可知pH在不斷降低的過程中NH2COO－先出現(xiàn)，后消失，由此判斷D項正確。4．物質(zhì)在水溶液中可能存在電離平衡、鹽的水解平衡或沉淀溶解平衡，它們都可看作化學(xué)平衡的一種。請根據(jù)所學(xué)化學(xué)知識回答下列問題：(1)草酸是二元弱酸，草酸氫鉀溶液呈酸性。在0.1mol·L－1KHC2O4溶液中，下列關(guān)系正確的是________。A．[K＋]＋[H＋]＝[HC2Oeq\o\al(－,4)]＋[OH－]＋[C2Oeq\o\al(2－,4)]B．[HC2Oeq\o\al(－,4)]＋[C2Oeq\o\al(2－,4)]＝0.1mol·L－1C．[C2Oeq\o\al(2－,4)]＜[H2C2O4]D．[K＋]＝[H2C2O4]＋[HC2Oeq\o\al(－,4)]＋[C2Oeq\o\al(2－,4)](2)0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中存在的平衡有(用離子方程式表示)________________________________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)MOH和ROH兩種一元堿的溶液分別加水稀釋時的pH變化如圖所示。下列敘述中不正確的是________。A．ROH是一種強(qiáng)堿B．在X點(diǎn)，MOH未完全電離C．在X點(diǎn)，[M＋]＝[R＋]D．稀釋前，[ROH]＝10[MOH](4)AgCl在溶液中存在如下平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，在25℃時，AgCl的Ksp＝1.8×10－10mol2·L－2。現(xiàn)將足量的AgCl分別加入下列液體中：①100mL蒸餾水②100mL0.3mol·L－1AgNO3溶液③100mL0.1mol·L－1MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢韬罄鋮s到相同溫度，Ag＋濃度由大到小的順序為______________(填序號)。解析：(1)根據(jù)溶液中電荷守恒可知，[K＋]＋[H＋]＝[HC2Oeq\o\al(－,4)]＋[OH－]＋2[C2Oeq\o\al(2－,4)]，A錯誤；根據(jù)物料守恒可知，[H2C2O4]＋[C2Oeq\o\al(2－,4)]＋[HC2Oeq\o\al(－,4)]＝0.1mol·L－1，B錯誤；KHC2O4溶液呈酸性，說明HC2Oeq\o\al(－,4)的電離程度大于其水解程度，則[C2Oeq\o\al(2－,4)]＞[H2C2O4]，C錯誤；在0.1mol·L－1KHC2O4溶液中，根據(jù)物料守恒可知，[K＋]＝[H2C2O4]＋[HC2Oeq\o\al(－,4)]＋[C2Oeq\o\al(2－,4)]，D正確。(2)0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中存在的平衡有HCOeq\o\al(－,3)的電離平衡、水解平衡以及水的電離平衡，離子方程式為HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－、H2OH＋＋OH－。(3)由圖可知，pH＝13的ROH溶液稀釋100倍時，pH變?yōu)?1，則ROH為強(qiáng)堿，A正確；由圖可知，pH＝12的MOH溶液稀釋100倍時，pH變?yōu)?1，則MOH是弱堿，在X點(diǎn)不完全電離，B正確；在X點(diǎn)，兩種溶液的pH相同，則[H＋]、[OH－]均相同，由電荷守恒可知，[M＋]＝[R＋]，C正確；ROH為強(qiáng)堿，稀釋前濃度為0.1mol·L－1，MOH為弱堿，稀釋前MOH的濃度大于0.01mol·L－1，則稀釋前[ROH]＜10[MOH]，D錯誤。(4)溶液中含有銀離子或氯離子時會抑制AgCl溶解，氯離子或銀離子濃度越大，抑制AgCl溶解程度越大，氯化鎂和硝酸銀溶液抑制AgCl溶解，但硝酸銀是可溶性鹽，所以硝酸銀溶液中銀離子濃度最大，則Ag＋濃度由大到小的順序為②①③。答案：(1)D(2)HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)HCOeq\o\al(－,3)＋H2OH2CO3＋OH－H2OH＋＋OH－(3)D(4)②①③5．(2018·株洲高三模擬)草酸即乙二酸，是一種有機(jī)二元酸，在工業(yè)上有重要的作用。草酸在100℃開始升華，157℃時大量升華，并開始分解。電離方程式電離常數(shù)(mol·L－1)H2C2O4H＋＋HC2Oeq\o\al(－,4)Ka1＝5.4×10－2HC2Oeq\o\al(－,4)H＋＋C2Oeq\o\al(2－,4)Ka2＝5.4×10－5NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－Kb＝1.8×10－5(1)(NH4)2C2O4溶液的pH________7(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)用惰性電極電解飽和草酸溶液可制得乙醛酸(OHC—COOH)。陰極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)草酸鈉是一種重要的還原劑。合成草酸鈉的操作如下：草酸eq\o(→,\s\up7(Na2CO3),\s\do5(加熱))eq\o(→,\s\up7(75%酒精))eq\o(→,\s\up7(過濾))草酸鈉晶體①75%酒精的作用是________________________________________________________________________。②當(dāng)草酸與碳酸鈉的物質(zhì)的量按2∶1充分混合后，溶液中pH＜7。請將該溶液中離子濃度按由大到小的順序排列：________________________________________________________________________。(4)已知某溫度下CaC2O4的Ksp為2.5×10－9mol2·L－2。將0.02mol·L－1澄清石灰水和0.01mol·L－1H2C2O4溶液等體積混合，所得溶液中C2Oeq