人教版高中化学选修四第三章水溶液的离子平衡章末整合.docx

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专题一关于“酸的强弱的证明方法”的问题
电解质的强弱，可以从电离平衡的特征去考虑，用定性和定量的方法加以证明。

要证明一种酸是强酸还是弱酸，常见的方法如下：1．根据定义判定
(1)强酸在水溶液中全部电离，不存在溶质分子；弱酸在水溶液中部分电离，因存在电离平衡，所以既含溶质离子，又含溶质分子。

(2)同温度、同浓度的强酸溶液的导电性强于弱酸溶液的导电性。

(3)pH相同的强酸和弱酸，弱酸的物质的量浓度大于强酸的物质的量浓度。

2．根据稀释过程中c(H＋)变化判定
(1)相同pH、相同体积的强酸和弱酸，当加水稀释相同倍数时，
pH变化大的为强酸，pH变化小的为弱酸。

(2)稀释浓的弱酸溶液，一般是c(H＋)先增大后减小；稀释浓的强酸溶液，c(H＋)一直减小。

3．根据中和反应区别判定
(1)中和相同体积、相同pH的强酸和弱酸，弱酸的耗碱量多于强酸。

(2)相同pH、相同体积的强酸和弱酸分别与等物质的量的同元强碱发生中和反应后，若溶液呈中性，该酸为强酸；若溶液呈酸性，则该酸为弱酸。

4．根据与其他物质发生化学反应的速率、生成气体的量等判定
(1)pH相同、体积也相同的强酸和弱酸分别跟足量活泼金属反应，起始速率相同；在反应过程中，弱酸反应较快，产生的氢气量多；而强酸反应较慢，产生的氢气量少。

(2)同浓度、同体积的强酸和弱酸分别与足量较活泼的金属反应，强酸生成氢气的速率较大；弱酸产生氢气的速率较小。

当二者为同元酸时，产生氢气的物质的量相等。

5．根据酸根离子是否水解判断
强酸强碱盐不水解，溶液呈中性，弱酸强碱盐溶液水解显碱性，且水解程度越大的酸根对应的酸越弱。

【例❶】用实验确定某酸HA是弱电解质。

两同学的方案如下：甲：①称取一定质量的HA配制0.1 mol/L的溶液100 mL；
②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。

乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝1的两种酸溶液各100 mL；
②分别取这两种溶液各10 mL，加水稀释至100 mL；
③各取相同体积的两种稀释液装入两支试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。

(1)在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是：________。

(2)甲方案中说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH________1(选填“＞”“＜”或“＝”)。

(3)乙方案中说明HA是弱电解质的现象是________________________________________(填序号)。

①装HCl溶液的试管中放出H2的速率快②装HA溶液的试管中放出H2的速率快③两个试管中产生气体的速率一样快
(4)请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处：__________________________________________________________ ______________
______________________________________________________ __________________。

解析：证明HA是弱电解质的原理可以证明HA不能完全电离，溶液中存在电离平衡。

甲、乙两同学都是利用了这一个原理。

0.1 mol/L 的HA溶液pH＞1，说明c(H＋)＜0.1 mol/L，也就说明了HA不能完全电离，为弱电解质。

同pH的盐酸和HA浊液用水稀释相同倍数后，由于HA是弱电解质，存在电离平衡，c(H＋)减小程度小，溶液中c(H＋)
大于盐酸中c(H＋)，与锌粒反应速率快。

另外解此题第(1)问时，容易忘记注明容量瓶的容积，要注意答题的严密性。

答案：(1)100 mL的容量瓶(2)＞(3)②(4)配制pH＝1的HA溶液难以实现；加入的锌粒难以做到表面积相同
►跟踪训练
1．为了证明一水合氨(NH3·H2O)是弱电解质，甲、乙、丙三人分别选用下列试剂进行实验：0.01 mol/L氨水、0.1 mol/L NH4Cl溶液、NH4Cl晶体、酚酞试剂、pH试纸、蒸馏水。

(1)甲用pH试纸测出0.01 mol/L氨水的pH为10，则认定一水合氨是弱电解质，你认为甲的方法是否正确？______(填“是”或“否”)，并说明理由：
______________________________________________________ __________________。

(2)乙取出10 mL 0.10 mol/L氨水，用pH试纸测出其pH＝a，然后用蒸馏水将其稀释至1 000 mL，再用pH试纸测出其pH为b，若要确认一水合氨是弱电解质，则a、b值应满足什么条件？________(用等式或不等式表示)。

(3)丙取出10 mL 0.01 mol/L氨水，滴入2滴酚酞溶液，显粉红色，再加入NH4Cl晶体少量，颜色变________(填“深”或“浅”)。

(4)请你根据所提供的试剂，再提出一个既合理又简便的方案证明一水合氨是弱电解质：
__________________________________________________________ ______________。

解析：(1)NH3·H2O NH＋4＋OH－，0.01 mol·L－1氨水中，c(OH －)＝10－4mol/L，证明NH
H2O部分电离，是弱电解质。

3·
(2)若NH3·H2O是强电解质，稀释过程中OH－总数可看成不变，稀释后c(OH－)＝10a－16mol/L；pH＝a－2若NH3·H2O是弱电解质，稀释过程中电离平衡向生成OH－方向移动，溶液中OH－的总数增加，所以稀释100倍后c(OH－)＞10a－16mol/L，即pH>a－2。

(3)0.01 mol/L氨水(滴有酚酞)中加入氯化铵晶体后颜色变浅，有两种可能：一是氯化铵在水溶液中显酸性，加入氨水中使溶液的pH降低；二是NH＋4使NH3·H2O的电离平衡逆向移动，从而使溶液的pH降低。

所以用这种方法证明一水合氨是弱电解质不严密。

(4)从题干中给出的试剂看，还可以选用pH试纸、0.1 mol/L NH4Cl 溶液进行实验来验证NH3·H2O是弱电解质。

因为由“NH＋4水解显酸性”可判断“NH3·H2O是弱碱”。

进而证明一水合氨是弱电解质。

答案：(1)是0.01 mol/L氨水的pH＝10，说明c(OH－)＝10－4mol/L，NH
H2O没有完全电离(2)a－2＜b＜a
3·
(3)浅(4)取一张pH试纸，再用玻璃棒蘸取0.1 mol/L NH4Cl 溶液，点在pH试纸上，显色后跟标准比色卡比较测出pH，pH＜7，则证明NH3·H2O是弱电解质
专题二溶液中离子浓度大小的比较
电解质溶液中粒子浓度大小比较历来是各类考试中考查的重点和热点题型。

这类试题考查的知识点多，灵活性、综合性强，有较好的区分度，能有效地测试出学生对弱电解质的电离平衡、盐类水解、电解质之间的反应等基本概念、基本理论的掌握情况及对这些知识的综合应用能力。

1．两大理论
(1)电离理论。

①一般来说，弱电解质(弱酸、弱碱等)的电离是微弱的，电离消耗及电离产生的微粒都是微小的，同时还要考虑水的电离。

如氨水溶液中，既存在NH3·H2O的部分电离，还存在水的微弱电离。

故其溶液中微粒浓度大小为：c(NH3·H2O)＞c(OH－)＞c(NH＋4)＞c(H＋)。

②多元弱酸的电离：
多元弱酸的电离是分步进行的，一级电离总是远大于二级、三级电离，故多元弱酸的电离中主要考虑第一级电离。

如在H2S水溶液中，H2S的电离是分步的，且第一步电离H2S H＋＋HS－是主要的，故微粒浓度大小为：c(H2S)＞c(H＋)＞c(HS－)＞c(S2－)。

(2)水解理论。

①弱离子的单水解是微弱的。

由于水的电离，故水解后酸性溶液中c(H＋)或碱性溶液中c(OH－)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。

如NH4Cl溶液中，微粒浓度大小为c(Cl－)＞c(NH＋4)＞c(H＋)＞c(NH3·H2O)。

②多元弱酸根离子的水解是分步进行的，其第一步水解是主要
的。

如Na2CO3溶液中微粒浓度大小为：c(CO2－3)＞c(HCO－3)＞c(H2CO3)。

③对同浓度CO2－3和HCO－3，CO2－3比HCO－3水解程度要大。

对于其它弱酸性盐也是相同情况，即同浓度的正盐溶液水解程度比相应酸式盐水解程度大。

(3)电离与水解理论综合考虑。

多元弱酸的酸式盐溶液、同浓度的一元弱酸(弱碱)与其对应的盐溶液的电离与水解是同时存在的，谁占优势，取决其电离与水解程度的相对大小(一般由提示信息给出)。

①对多元弱酸的酸式盐溶液来说，在NaHSO3、NaH2PO4等溶液中，由于HSO－3、H2PO－4离子的电离程度大于其水解程度，故c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈酸性。

在NaHCO3、NaHS等溶液中，由于HCO－3、HS－离子的水解程度大于其电离程度，故c(OH－)＞c(H＋)，溶液呈碱性。

②对同浓度的醋酸和醋酸钠的混合液，CH3COOH电离程度大于CH3COO－的水解程度，c(CH3COO－)＞c(CH3COOH)，溶液呈酸性。

与之类似，同浓度的氨水和氯化铵的混合液，NH3·H2O的电离大于NH＋4水解，溶液呈碱性。

2．三大定量关系
(1)电荷守恒。

在任何电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数总是等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。

如在Na2CO3溶液中存在如下守恒关系式：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO－3)＋2c(CO2－3 )。

(2)物料守恒。

在电解质溶液中，由于有些离子能发生电离或水解，离子会发生变化变成其它离子或分子等，但这些离子或分子中所含某种特定元素原子的总数是始终不变的，是符合原子守恒的。

如在K2S溶液中存在如下守恒关系式：c(K＋)＝2c(H2S)＋2c(HS－)＋2c(S2－)。

(3)质子守恒。

由水电离出的c(H＋)、c(OH－)始终是相等的，溶液中水电离出的H＋、OH－虽跟其它离子结合，但其总量仍是相等的。

如在K2S溶液中存在如下守恒关系式：c(OH－)＝c(H＋)＋ c(HS－)＋2c(H2S)。

实际上，质子守恒可由“电荷守恒”与“物料守恒”联合推出。

【例❷】(2015·潮安区颜锡祺中学高三月考)常温下，下列有关物质的量浓度关系正确的是( )
A．等物质的量浓度的溶液中，水电离出的c(H＋)：HCl＞CH3COOH B．pH相同的溶液中：c(Na2CO3)＜c(NaHCO3)
C．在Na2SO3溶液中：c(Na＋)＝2c(SO2－3)＋c(HSO－3)＋c(OH－)
D．0.1 mol·L－1 NaHS溶液中：c(Na＋)＝c(HS－)
解析：等物质的量浓度的溶液中c(H＋)：HCl＞CH3COOH，而酸电离出的H＋抑制了水电离，故水电离出的c(H＋)：HCl＜CH3COOH，A错；CO2－3水解程度大于HCO－3，故pH相同的溶液中：c(Na2CO3)＜c(NaHCO3)，B正确；根据电荷守恒，在Na2SO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO2－3)＋c(HSO－3)＋c(OH－)，故C错；由于HS－水解，故0.1 mol·L－1NaHS
溶液中：c(Na＋)＞c(HS－)，D错；故答案为B。

答案：B
►跟踪训练
2．(2014·高考新课标Ⅱ卷)一定温度下，下列溶液的离子浓度关系式正确的是( )
A．pH＝5的H2S溶液中，c(H＋)＝c(HS－)＝1×10—5mol·L—1
B．pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1
C．pH＝2的H2C2O4溶液与pH＝12的NaOH溶液任意比例混合：
c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2O－4)
D．pH相同的①CH3COONa；②NaHCO3；③NaClO三种溶液的c(Na＋)：①＞②＞③
解析：A项，H2S为二元弱酸，H2S溶液中存在H2S H＋＋HS－、HS－H＋＋S2－、H2O H＋＋OH－，一级电离程度远大于二级电离程度，pH＝5的H2S溶液中，c(H＋)＝1×10－5 mol·L－1＞c(HS－)，错误；B项，一水合氨加水稀释过程中pH变化比强碱溶液稀释pH变化小。

a＜b＋1，错误；C项，根据电荷守恒知，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH
－)＋c(HC
2O －
4)
＋2c(C2O2－4)，错误；D项，已知酸性：CH3COOH＞H2CO3
＞HClO，故pH相同的①CH3COONa；②NaHCO3；③NaClO三种溶液的物质的量浓度：①＞②＞③，c(Na＋)：①＞②＞③，正确。

答案：D
3．在25 ℃时，将pH＝11的NaOH溶液与pH＝3的CH3COOH溶液等体积混合后，下列关系式中正确的是( )
A．c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋ c(CH3COOH)
B．c(H＋)＝c(CH3COO－)＋ c(OH－)
C．c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)
D．c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)
解析：因醋酸是弱酸，部分电离，故醋酸的浓度远大于1×10－3 mol/L，当NaOH与CH3COOH等体积混合反应后，CH3COOH过量，反应后得到CH3COONa和CH3COOH的混合溶液，根据物料守恒有：c(CH3COO －)＋c(CH
＞1×10－3 mol·L－1/2＝c(Na＋)，A错误；根据电荷3COOH)
守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，则B错误；因为醋酸过量，溶液应呈酸性，C错误，D正确。

答案：D
专题三溶液中离子能否大量共存问题
离子能否在同一电解质溶液里大量存在，决定于离子能否发生化学反应或离子是否符合题目的相关条件。

因此，要弄清离子能否在同一溶液中大量共存的问题，关键是掌握离子的性质。

1．一色
即溶液颜色。

若限定无色溶液，则Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋、MnO－4等有色离子不能存在。

2．二性
即溶液的酸性和碱性。

(1)在强酸性溶液中，OH－及弱酸根离子(如CO2－3、SO2－3、S2－、CH3COO －等)均不能大量存在。

(2)在强碱性溶液中，H＋及弱碱阳离子(如NH＋4、Al3＋、Mg2＋、Fe3＋等)均不能大量存在。

另外，酸式弱酸根离子(如HCO－3、HSO－3、HS－、H2PO－4等)在强酸性或强碱性溶液中均不可能大量存在。

3．三特
指三种特殊情况：
(1)AlO－2水解程度大，碱性强，所以与HCO－3、HSO－3、HS－、Al3＋等不能共存。

(2)“NO－3＋H＋”组合常常较为隐蔽，不易被察觉。

(3)NH＋4与CH3COO－、CO2－3，Mg2＋与HCO－3等组合中，虽然两种离子都能水解且水解相互促进，但总的水解程度仍很小，它们在溶液中能大量共存(加热就不同了)。

4．四反应
指离子间通常能发生的四种类型的反应，能相互反应的离子显然不能大量共存。

(1)复分解反应。

根据复分解反应发生的条件，又可将其分为三类：
①生成微溶、难溶物不能大量共存。

如：
Ca2＋与SO2－4、CO2－3、SiO2－3、HPO2－4、OH－等；
Ba2＋与SO2－4、CO2－3、SiO2－3、PO3－4、HPO2－4、SO2－3等；
Ag＋与Cl－、Br－、I－、SO2－4、CO2－3、SiO2－3、PO3－4、SO2－3、S2－、OH－等。

②生成易挥发气体不能大量共存。

如：
H＋与CO2－3、S2－、SO2－3、HCO－3、HS－、HSO－3等，OH－与NH＋4等。

③生成弱电解质不能大量共存。

如：
H＋与OH－、CH3COO－、CN－、SiO2－3、ClO－、PO3－4、AlO－2等。

(2)氧化还原反应。

①Fe3＋与S2－、I－。

②酸性(H＋)环境下：MnO－4、ClO－、Cr2O2－7、NO－3与S2－、I－、SO2－3、Fe2＋。

③NO－3的氧化性只在酸性环境下才能显现，而MnO－4、ClO－、Cr2O2－7的氧化性不仅在酸性环境下可以显现，而且在中性和碱性环境下也有氧化性。

(3)双水解反应。

①Al3＋与CO2－3、HCO－3、S2－、HS－、AlO－2等。

②Fe3＋与CO2－3、HCO－3、AlO－2等。

(4)络合反应：如Fe3＋与SCN－等。

【例❸】在水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A．Na＋、Ba2＋、Cl—、NO－3
B．Pb2＋、Hg2＋、S2—、SO2－4
C．NH＋4、H＋、S2O2－3、PO3—4
D．Ca2＋、Al3＋、Br—、CO2－3
解析：Na＋、Ba2＋、Cl－、NO－3离子间不能发生反应，在同一溶液中可以大量共存，A项正确；Pb2＋与SO2－4可生成PbSO4沉淀、Pb2＋、Hg2
＋可与S2－形成沉淀，B项错误；H＋与S
2O 2－
3在溶液中发生歧化反应生成
S与SO2，C项错误；Ca2＋可与CO2－3形成CaCO3沉淀，此外Al3＋与CO2－3可发生双水解反应而不能共存，D项错误。

答案为A。

答案：A
►跟踪训练
4．在水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A．Na＋、Al3＋、Cl－、CO2－3
B．H＋、Na＋、Fe2＋、MnO－4
C．K＋、Ca2＋、Cl－、NO－3
D．K＋、NH＋4、OH－、SO2－4
解析：Al3＋与CO2－3可发生双水解反应而不能大量共存，A错误；Fe2＋、H＋、MnO－4因发生氧化还原反应不能大量共存，B错误；NH＋4与OH－因生成弱电解质一水合氨而不能大量共存；D错误，明显C正确。

答案：C
【例❹】(2014·高考广东卷)水溶液中能大量共存的一组离子是( )
A．Na＋、Ca2＋、Cl－、SO2－4
B．Fe2＋、H＋、SO2－3、ClO－
C．Mg2＋、NH＋4、Cl－、SO2－4
D．K＋、Fe3＋、NO－3、SCN－
解析：A项，Ca2＋与SO2－4结合生成微溶物硫酸钙，不能大量共存，错误；B项，Fe2＋与H＋、ClO－因发生氧化还原反应而不能大量共存，
错误；C项，4种离子都不反应，可以大量共存，正确；D项，Fe3＋与SCN－发生络合反应而不能大量共存，D错误，答案为C。

答案：C
►跟踪训练
5．(2014·高考江苏卷)25 ℃时，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A．pH＝1的溶液中：Na＋、K＋、MnO－4、CO2－3
B．c(H＋)＝1×10－13mol/L的溶液中：Mg2＋、Cu2＋、SO2－4、NO－3
C．0.1 mol/L NH4HCO3溶液中：K＋、Na＋、NO－3、Cl－
D．0.1 mol/L FeCl3溶液中：Fe2＋、NH＋4、SCN－、SO2－4
解析：A项，pH＝1的溶液显酸性，则CO2－3不能大量共存，不正确；B项，c(H＋)＝1×10－13 mol/L的溶液为碱性溶液，Mg2＋、Cu2＋均不能大量共存，不正确；C项，0.1 mol/L NH4HCO3溶液中：K＋、Na＋、NO－3、Cl－均可以大量共存，正确；D项，0.1 mol/L FeCl3溶液中Fe3＋与SCN－络合反应不能大量共存，不正确。

答案：C
【例❺】用0.10 mol·L－1的盐酸滴定0.10 mol·L－1的氨水，滴定过程中不可能出现的结果是( )
A．c(NH＋4)＞c(Cl－)，c(OH－)＞c(H＋)
B．c(NH＋4)＝c(Cl－)，c(OH－)＝c(H＋)
C．c(Cl－)＞c(NH＋4)，c(OH－)＞c(H＋)
D．c(Cl－)＞c(NH＋4)，c(H＋)＞c(OH－)
解析：溶液中不可能出现阴离子均大于阳离子的情况，不遵循电荷守恒，故C项错；A项为氨水过量较多的情况；B项为氨水适当过量；D项可为氨水不足或恰好中和的情况。

答案：C
►跟踪训练
6．关于小苏打水溶液的表述正确的是( )
A．存在的电离平衡为HCO－3＋H2O H2CO3＋OH－
B．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋c(CO2－3)＋c(OH－)
C．HCO－3的电离程度大于HCO－3的水解程度
D．c(Na＋)＝c(HCO－3)＋c(CO2－3)＋c(H2CO3)
解析：A项，电离平衡应为：HCO－3H＋＋CO2－3，错误。

B项，不符合电荷守恒。

C项，NaHCO3溶液呈碱性，所以HCO－3的水解程度大于HCO－3的电离程度。

D项符合物料守恒。

答案：D
【例❻】HA与醋酸酸性相似，下列叙述错误的是( )
A．HA水溶液中微粒浓度大小顺序：c(HA)＞c(H＋)＞c(A－)＞c(OH －)
B．HA与NH3作用生成的化合物是共价化合物
C．NaA水溶液中：c(Na＋)＝c(A－)＋c(HA)
D．稀释0.1 mol·L－1 HA水溶液，其电离程度增大，pH也增大解析：HA H＋＋A－，H2O H＋＋OH－，A项正确。

C项，NaA 水溶液中c(Na＋)＝c(A－)＋c(HA)符合物料守恒。

B项，NH4A应为离子
化合物。

答案：B
►跟踪训练
7．下列溶液中微粒浓度关系表示正确的是( )
A．NaHCO3溶液中：c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(CO2－3)＋c(HCO－3) B．pH＝3的CH3COOH与pH＝11的NaOH溶液等体积混合后的溶液中：c(H＋)＜c(OH－)
C．0.1 mol·L－1的NH4Cl溶液中：c(Cl－)＞c(H＋)＞c(NH＋4)＞c(OH －)
D．物质的量浓度相等的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合后的溶液中：2c(Na＋)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)
解析：A项，式中c(CO2－3)应为2c(CO2－3)。

B项，CH3COOH过量，应为c(H＋)＞c(OH－)。

C项，应为c(Cl－)＞c(NH＋4)＞c(H＋)＞c(OH－)。

D项，符合物料守恒。

答案：D。