水溶液中的离子平衡专题复习

水溶液中的离子平衡
一、概念：在一定条件下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时，电离过程就达到了电离平衡状态。

二、特点：
1. 电离平衡是动态平衡
2. 弱电解质溶液加水稀释时，电离平衡向电解质电离的方向移动。

此时，溶液中的离子数目增多，但电解质的分子数减少，离子浓度减小，溶液的导电性降低。

3. 电离平衡是吸热过程，升高温度，电离平衡向正方向移动，此时，溶液中的离子数目增多，离子浓度增大，溶液的导电性增强。

4. 在弱电解质溶液中，加入与弱电解质电离出相同的离子的强电解质时，使弱电解质的电离平衡向逆反应方向移动。

三、知识点：
（1）水的电离和离子积常数及其影响因素
水是一种极弱的电解质，发生微弱电离：H2O + H2O H3O+ + OH－或H2O H+ + OH－。

一定温度下，由水电离出的H+浓度与OH－浓度的乘积为一常数，通常用K W表示。

水的离子积常数（K W）只受温度影响，而与溶液的酸碱性和浓度大小无关，K W随着温度的升高而增大，如25℃时，K W＝1×10－14、100℃时，K W＝1×10－12。

对水的电离平衡和离子积常数影响因素的比较：
平衡移动方向c(H+)的
变化
c(OH－)的
变化
c(H+)与c(OH－)的
关系
K W溶液的酸碱性
升高温度向右增大增大c(H+)＝c(OH－) 增大中性
加少量固体
NH4Cl
向右增大减小c(H+)＞c(OH－) 不变酸性
加少量固体
向右减小增大c(H+)＜c(OH－) 不变碱性
CH3COONa
加少量金属
向左减小增大c(H+)＜c(OH－) 不变碱性
Na
加入少量
向左减小减小c(H+)＞c(OH－) 不变酸性
H2SO4
加人少量固
向左减小增大c(H+)＜c(OH－) 不变碱性
体NaOH
提醒：①由于同离子效应的原因，酸、碱能抑制水的电离，但不能改变K W的大小。

②盐的水解能促进水的电离，但不改变K W的大小。

结论：①一定温度下，强酸强碱溶液中，水的电离不受影响，电离度不变；强酸弱碱盐或强碱弱酸盐溶液中水的电离得到促进，水的电离度变大；②强酸弱碱盐溶液中，水的电离度用c(H+)计算，强碱弱酸盐溶液中，水的电离度用c(OH－)计算；③25℃时，pH之和为14的一对强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的溶液中水的电离度相等，即此时两种盐对水的电离的促进效果相同。

（2）一般用溶解平衡方程式表示固体在溶液中的溶解平衡：A m B n(s)mA n+(aq) + nB m－(aq)，如AgCl固体的溶解平衡可表示如下：AgCl(s)Ag+(aq) + Cl－(aq)。

需要说明的是，AgCl(s)Ag+(aq) + Cl－(aq)与AgCl ===Ag+ + Cl－所表示的意义不同。

前者表示难溶电解质AgCl在水溶液中的溶解平衡方程式，后者表示弱电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。

水溶液中的离子平衡在高考命题中占有重要地位，是历年高考的重点与难点。

其主要内容：①有关弱电解质的电离平衡，②水的电离与溶液的pH计算、盐类水解与溶液中离子浓度大小的比较，③难溶电解质的溶解平衡及相关计算等。

涉及本部分知识的关键知识点就是电离、水解、溶解这三大平衡。

四、复习方法指导：
（1）弄清概念的内涵和外延，把握概念最本质的东西，注意关键字词，正确理解弱电解质的电离过程。

（2）抓住水的电离特点，结合勒夏特列原理，掌握如下结论：①升温，水的电离程度增大，K W增大，c(H+)与c(OH－) 均增大，pH减小，但水仍为中性；②盐溶液中水的电离程度：a.强酸强碱盐溶液中水的电离程度与纯水的电离程度相同；b.NaHSO4溶液与酸溶液相似，能抑制水的电离，故该溶液中水的电离程度比纯水的电离程度小；c.强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、弱酸弱碱盐都能发生水解反应，将促进水的电离，故使水的电离程度增大。

（3）溶液的酸碱性越强，水的电离程度不一定越大。

酸、碱的电离抑制了水的电离，且溶液的酸碱性越强，水的电离程度越小；盐类的水解促进了水的电离，且溶液的酸碱性越强，水的电离程度越大。

（4）对于溶解平衡，要抓住难溶电解质在水溶液中的溶解平衡与化学平衡、电离平衡一样，符合平衡的基本特征，满足平衡变化的基本规律，再弄清楚沉淀的溶解度与溶度积的关系以及沉淀的生成、溶解或转化。

五、链接高考
1.（2013·新课标卷I·9）短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是
A. W2－、X+
B. X+、Y3+
C. Y3+、Z2－
D. X+、Z2－
解析：根据离子所带的电荷数，结合短周期元素W、X、Y、Z的原子叙述依次增大，可知：它们分别是：O2－、Na+、Al3+、S2－。

弱碱的阳离子（Al3+）、弱酸的阳离子（S2－）分别能促进水的电离：Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+、S2－+ H2O HS－ + OH－，使水的电离程度增大，因此C选项符合题意。

O2－不能在水溶液存在，而Na+不水解。

答案：C
考点定位：考查周期表中元素的推断及水的电离平衡影响因素。

2.（2013·天津化学·5）下列有关电解质溶液的说法正确的是
A. 在蒸馏水中滴加浓H2SO4，K W不变
B. CaCO3难溶于稀硫酸，也难溶于醋酸
C. 在Na2S稀溶液中，c(H+)＝c(OH－)－2c(H2S)－c(HS－)
D. NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同
解析： A选项在蒸馏水中滴加浓H2SO4，放出热量，溶液温度升高，K W变大，因为水的离子积常数（K W）只受温度影响，而与溶液的酸碱性和浓度大小无关，错误；B选项CaCO3难溶于稀硫酸，是因为反应生成的CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3表面上，阻止反应进行，
但能和醋酸反应，即溶于醋酸，错误；C选项是溶液中的质子守恒，故正确；D选项NaCl 只电离，不水解，CH3COONH4双水解，促进水的电离，水的电离程度增大，错误。

答案：C
考点定位：该题考查水的离子积常数、电解质溶液的基本知识。

3.（2013·广东理综·12）50℃时，下列各溶液中，离子的物质的量浓度关系正确的是
A. pH＝4的醋酸中：c(H+)＝4.0mol·L－1
B. 饱和小苏打溶液中：c(Na+)＝c(HCO3－)
C. 饱和食盐水中：c(Na+) + c(H+)＝c(Cl－) + c(OH－)
D. pH＝12的纯碱溶液中：c(OH－)＝1.0×10－2mol·L－1
解析：A选项中c(H+)＝10－4mol·L－1，因此该选项错误；B选项中HCO3－在水溶液中既能水解，又能电离，但水解程度大于电离程度，溶液显碱性，c(H+)＜c(OH－)，由电荷守恒不难得出：c(Na+)＞c(HCO3－)，因此该选项错误； C选项符合电荷守恒，知其正确；D选项，由于温度没有指明是25℃，所以水的离子积不能确定，无法计算出c(OH－)的大小。

答案：C
考点定位：pH的计算、水的离子积以及离子浓度大小的判断等。

4.（2013·重庆理综·8）下列说法正确的是
A. KClO3和SO3溶于水后能导电，故KClO3和SO3为电解质
B. 25℃时，用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH＝7，V醋酸＜V NaOH
C. 向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，有沉淀和气体生成
D. AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)＝c(Ag+)·c(X－)，故K (AgI)＜K (AgCl)
解析：选项A，KClO3是电解质，SO3溶于水生成H2SO4，H2SO4是电解质，其水溶液能够导电，但SO3是非电解质，A错；选项B，25℃时，醋酸与NaOH恰好完全中和生成CH3COONa，CH3COONa水解使溶液呈碱性，欲使溶液的pH＝7，醋酸必须过量，则V醋酸＞V NaOH，B错；选项C，向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，发生反应NaAlO2+ NaHCO3+ H2O＝Al(OH)3↓+ Na2CO3，C错；选项D，AgCl沉淀易转化为AgI沉淀，说明溶解度S(AgCl)＞S(AgI)，所以，溶度积Ksp (AgCl)＞Ksp(AgI)，D正确。

答案：D
考点定位：电解质的判断、酸碱中和滴定、盐类水解以及溶度积常数Ksp
5.（2013·海南卷·8）0.1mol·L－1 HF溶液的pH＝2，则该溶液中有关浓度关系式不正确的是
A. c(H+)＞c(F－)
B. c(H+)＞c(HF)
C. c(OH－)＞c(HF)
D. c(HF)＞c(F－)
解析：HF是弱电解质，溶于水后部分电离，因此pH≠1，因水也电离产生H+，所以c(H+)＞c(F－)，均约为0.01，c(HF)约0.09，根据水的离子积常数知：c(OH－)为10－12。

答案：B、C
考点定位：弱电解质的电离、离子浓度大小的比较以及有关pH的计算。

6.（2013·安徽理综·13）已知NaHSO3溶液显酸性，溶液中存在以下平衡：
HSO3－+ H2O H2SO3 + OH－①
HSO3－H+ + SO32－②
向0.1mol·L－1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质，下列有关说法正确的是
A. 加入少量金属Na，平衡①左移，平衡②右移，溶液中c(HSO3－)增大
B. 加入少量Na2SO3固体，则c(H+) + c(Na+) = c(HSO3－) + c(OH－) +c(SO32－)
C. 加入少量NaOH溶液，、的值均增大
D. 加入氨水至中性，则2c(Na+)＝c(SO32－)＞c(H+)＝c(OH－)
解析：NaHSO3溶液显酸性，说明电离大于水解。

A选项加入Na，与水反应生成NaOH，与NaHSO3反应，故c(HSO3－)减小，错误；B选项溶液中存在电荷守恒，故亚硫酸根前乘以2；错误；C选项加入少量NaOH，c(HSO3－)、c(H+)均减小，c(OH－)增大，因此正确。

加入氨水后，还存在c(NH4+)，错误。

答案：C
考点定位：考查电解质溶液，涉及弱电解质的电离和盐类的水解、三大守恒关系的
7. （2013·福建理综·8）室温下，对于0.10 mol·L－1的氨水，下列判断正确的是
A. 与AlCl3溶液反应发生的离子方程式为 Al3++3OH－＝Al(OH)3↓
B. 加水稀释后，溶液中c(NH4+)·c(OH－)变大
C. 用HNO3溶液完全中和后，溶液不显中性
D. 其溶液的pH＝13
解析：A项，一水合氨（NH3·H2O）属于弱碱，在离子方程式中不能拆成离子形式，正确的是3NH3·H2O + Al3+ ＝Al(OH)3↓+ 3NH4+；B项，c(NH4+)·c(OH－)是弱电解质的电离平衡常数，一般只受温度的影响，加水不会改变化学平衡常数；C项，完全中和后的得到的硝酸铝属于强酸弱碱盐，溶液显酸性；D项，一水合氨（NH3·H2O）属于弱电解质，不能完全电离，故电离出的c(OH－)小于0.1mol/L，所以pH＜13。

答案：C
考点定位：弱电解质的电离及电离平衡常数，离子方程式的数学以及pH的计算。

8.（2013·四川理综化学·5）室温下，将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合（忽略体积变化），实验数据如下表：
实验编号
起始浓度/(mol·L－1)
反应后溶液的pH c(HA) c(KOH)
①0.1 0.1 9
②x 0.2 7 下列判断不正确的是
A. 实验①反应后的溶液中：c(K+)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H+)
B. 实验①反应后的溶液中：c(OH－)＝c(K+)－c(A－)＝ mol·L－1
C. 实验②反应后的溶液中：c(A－) + c(HA)＞0.1mol·L－1
D. 实验②反应后的溶液中：c(K+)＝c(A－)＞c(OH－)＝c(H+)
解析：由实验①可知，HA酸为弱酸，故KA盐溶液显碱性，则c(OH－)＞c(H+)，由电荷守恒可知c(K+)＞c(A－)，故A正确；由电荷守恒知c(K+)+c(H+)＝c(OH－)+c(A－)，故c(OH－)= c(K+)－c(A－)+c(H+)，故B错；由实验②知x＞0.2，故c(HA)+c(A－)＞0.1 mol·L-1(因为溶液体积是原溶液的2倍了)，故C正确；实验②反应后的溶液显中性，故c(OH－)＝c(H+)，由电荷守恒可得c(K+)＝c(A－)，故D正确。

答案：B
考点定位：弱电解质的电离平衡、离子浓度大小比较、溶液中的守恒关系。

9.（2013·上海化学·19）部分弱酸的电离平衡常数如下表：
弱酸HCOOH HCN H2CO3电离平衡常数（25℃）K i＝1.77×10－4K i＝4.9×10－10K i1＝4.3×10－7
K i2＝5.6×10－11下列选项错误的是
A. 2CN－+ H2O + CO2→2HCN + CO32－
B. 2HCOOH + CO32－→2HCOO－+ H2O + CO2↑
C. 中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者
D. 等体积、等浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者
解析：根据电离常数可酸性HCOOH＞H2CO3＞HCN＞HCO3－，因此，A错误，B正确；等体积、等pH的HCOOH和HCN所含溶质，HCN多，则中和时消耗的NaOH的量多，C 正确；根据电荷守恒，n(HCOO－)+n(OH－)＝n(Na+)+n(H+)，n(CN－)+n(OH－)＝n(Na+)+n(H+)，即离子总数是n(Na+)+n(H+)的2倍，而NaCN的水解程度大，即NaCN溶液中的n(OH－)大，n(H+)小，D错误。

答案：A、D
考点定位：本题考查酸性强弱，离子浓度比较，中和反应等
10．（2013·山东理综·13）某温度下，向一定体积0.1mol/L醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，溶液中pOH(pOH＝－lg[OH－])与pH的变化关系如图所示，则
A. M点所示溶液导电能力强于Q点
B. N点所示溶液中c(CH3COO－)＞c(Na+)
C. M点和N点所示溶液中水的电离程度相同
D. Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积
解析：假设温度为25℃，由题中信息可知pH + pOH＝14，中性溶液中pH＝pOH＝7，由此可知Q点溶液显中性；若NaOH的体积与醋酸的体积相同，两者恰好完全反应，水解显碱性，故D错；从M点到Q点的过程，是由弱电解质CH3COOH生成强电解质CH3COONa 的过程，导电性增强，故A错；N点显碱性，c(OH－)＞c(H+)，由电荷守恒可知c(Na+)＞c(CH3COO－)，故B错；M、N两点的pH+pOH相等，即M点(显酸性)的c(H＋)与N点(显碱性)的c(OH－)相等，对水电离的抑制程度相等，C正确。

答案：C
考点定位：溶液的pH、导电性，水的电离平衡的影响因素及盐类的水解。

六、跟踪练习
1.（2013·江苏化学·14）一定温度下，三种碳酸盐MCO3(M：Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。

已知：pM＝－lgc(M)，pc(CO32－)＝－lg c(CO32－)。

下列说法正确的是
A. MgCO3、CaCO3、MnCO3的K sp依次增大
B. a点可表示MnCO3的饱和溶液，且c(Mn2+)＝c(CO32－)
C. b点可表示CaCO3的饱和溶液，且c(Ca2+)＜c(CO32－)
D. c点可表示MgCO3的不饱和溶液，且c(Mg2+)＜c(CO32－)
解析：A项，pM越小的离子浓度越大，根据图象，MgCO3、CaCO3、MnCO3的K sp依次减小，MgCO3溶液中离子浓度大，Ksp大，A项错误； a点在曲线上，可表示MnCO3的饱和溶液，又在中点，故c(Mn2＋)=c(CO32－)，B项正确；b点可表示CaCO3的饱和溶液，但图线中数值越大，实际浓度越小，故c(Ca2＋)＞c(CO32－)，点在曲线上但钙离子浓度大，C项错误； c点在曲线上方，可表示MgCO3的不饱和溶液，且图线中数值越大，实际浓度越小，故c(Mg2＋)＜c(CO32－) ，D项正确。

答案：B、D
2.（2013·广西理综·12）下图表示溶液中c(H+)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是
A. 两条曲线间任意点均有c(H+)×c(OH－)＝Kw
B. M区域内任意点均有c(H+)＜c(OH－)
C. 图中T1＜T2
D. XZ线上任意点均有pH＝7
解析：A项，由水的离子积定义知Kw＝c(H+)·c(OH－)，正确；B项，根据图像可知在区域M内，都存在c(H+)＜c(OH－)，正确；C项，水的离子积随着温度的升高而增大，从T1→T2的过程，也是Kw＝c(H+)·c(OH－)增大的过程，及T1→T2是温度升高的过程；D项，XZ线代表c(H+)＝c(OH－)，即溶液显中性，但是温度升高，pH在减小（PH＜7）。

答案：D
3.（2013·上海化学·5）374℃、22.1M Pa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力，并含有较多的H+和OH－，由此可知超临界水
A. 显中性，pH等于7
B. 表现出非极性溶剂的特性
C. 显酸性，pH小于7
D. 表现出极性溶剂的特性
解析：超临界水任然呈中性，Ａ、Ｃ项错误根据相似相容的原理可以知道Ｂ正确（有机物大多数是非极性分子）Ｄ错误。

答案：B
4.（2013·北京理综·10）实验：
①0.1mol·L－1AgNO3溶液和0.1mol·L－1NaCI溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；
②像滤液b中滴加0.1mol·L－1KI溶液，出现浑浊；
③像沉淀c中滴加0.1mol·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。

下列分析不正确的是
A. 浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag+ (aq) + Cl－(aq)
B. 滤液b中不含有Ag+
C. ③中颜色变化说明AgCI 转化为AgI
D. 实验可以证明AgI比AgCI更难溶
解析：A、绝对不溶的物质没有，难溶物质在溶液中存在沉淀溶解平衡，故正确；B、溶液中存在沉淀溶解平衡，滤液中含有Ag+，故错误；C、D选项沉淀由白色变为黄色，说明生成AgI，反应向更难溶的方向进行，故正确。

答案：B
5. （2013·新课标卷Ⅱ·13）室温时，M(OH)2(s) M2+(aq)+2OH－(aq) K sp＝a·c(M2+)＝
b mol·L－1时，溶液的pH等于
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解析：根据M(OH)2(S) M2+(aq)+2OH－(aq)，可知c(M2+)＝c(OH－)，代入K SP= a·c(M2+)=b mol·L－1，可知c(OH－)＝2mol/L，则c(H+)＝，则PH＝－lg[c(H+)]＝14+ lg()。

答案：C
6.（2013·上海化学·11） H2S 水溶液中存在电离平衡 H2S H++HS－和HS－H++S2－。

若向H
S溶液中
2
A. 加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大
B. 通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH值增大
C. 滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH值减小
D. 加入少量硫酸铜固体（忽略体积变化），溶液中所有离子浓度都减小
解析：加水促进电离，但氢离子浓度减小，A错误，B项反应：2H2S + SO2 ＝3S + 2H2O，当SO2过量溶液显酸性，而且酸性比H2S强 pH值减小，错误，滴加新制氯水，发生反应，Cl2 + H2S ＝2HCl + S 平衡向左移动，溶液pH值减小，C项正确加入少量硫酸铜固体，发生反应H2S + Cu2+ ＝ CuS + 2H+，H+浓度增大 D项错误。

答案：C。