化学练习及知识点讲解水溶液中的离子平衡2.docx

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化学练习及知识点讲解水溶液中的离子平衡2

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：

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

【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。

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，为饱和溶液；

当Qc＞Ksp时，为过饱和溶液。

3.沉淀转化的原理

⑴沉淀的生成：

可通过调节溶液PH或加入某些沉淀剂。

⑵沉淀的溶解：

①生成弱电解质。

如生成弱酸、弱碱、水或微溶气体使沉淀溶解。

难溶物的Ksp越大、生成的弱电解质越弱，沉淀越易溶解。

如CuS、HgS、As2S3等Ksp太小即使加入浓盐酸也不能有效降低S2-的浓度使其溶解。

②发生氧化还原反应，即利用发生氧化还原反应降低电解质离子浓度的方法使沉淀溶解。

③生成难电离的配离子，指利用络合反应降低电解质离子浓度的方法使沉淀溶解。

⑶沉淀的转化：

把一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程叫沉淀的转化。

在含有沉淀的溶液中加入另一种沉淀剂，使其与溶液中某一离子结合成更难溶的物质，引起一种沉淀转变成另一种沉淀。

随堂练习

1.某温度下，

分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液

，金属阳离子浓度的辩护如图所示。

据图分析，下列判断错误的是

A.

B.加适量

固体可使溶液由

点变到

点

C.

两点代表的溶液中

与

乘积相等

D.

、

分别在

、

两点代表的溶液中达到饱和

2.下列液体均处于25℃，有关叙述正确的是

A．某物质的溶液pH<7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐

B．pH＝4.5的番茄汁中c（H+）是pH＝6.5的牛奶中c（H+）的100倍

C．AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同

D．pH＝5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中，c（Na+）>c（CH3COO－）

3.下列各表述与示意图一致的是

A．图①表示25℃时，用0.1mol·L－1盐酸滴定20mL0.1mol·L－1NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化

B．图②中曲线表示反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）；ΔH<0正、逆反应的平衡常数K随温度的变化

C．图③表示10mL0.01mol·L－1KMnO4酸性溶液与过量的0.1mol·L－1H2C2O4溶液混合时，n（Mn2+）随时间的变化

D．图④中a、b曲线分别表示反应CH2＝CH2（g）+H2（g）

CH3CH3（g）；ΔH<0使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化

4.已知：

25°C时，

，

。

下列说法正确的是（）

A．25°C时，饱和

溶液与饱和

溶液相比，前者的

大

B．25°C时，在

的悬浊液加入少量的

固体，

增大

C．25°C时，

固体在20ml0.01mol·

氨水中的

比在20mL0.01mol·

溶液中的

小

D．25°C时，在

的悬浊液加入

溶液后，

不可能转化成为

5.已知：

①25℃时弱电解质电离平衡数：

Ka（CH3COOH）＝

，Ka（HSCN）＝0.13；难溶电解质的溶度积常数：

Kap（CaF2）＝

②25℃时，

mol·L-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F-）与溶液pH的变化关系，如下图所示：

请根据以下信息回答下旬问题：

图2

（1）25℃时，将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为图2所示：

反应初始阶段，两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是，反应结束后所得两溶液中，c（CH3COO-）c（SCN-）（填“＞”、“＜”或“＝”）

（2）25℃时，HF电离平衡常数的数值Ka

，列式并说明得出该常数的理由。

（3）

mol·L-1HF溶液与

mol·L-1CaCl2溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生。

7.在含有0.01mol·L-1［I-］和0.01mol·L-1［Cl-］的溶液中，滴加AgNO3溶液时，哪种离子最先沉淀?

当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的第一种离子浓度为多少?

（忽略溶液体积的变化）。

10.在0.100mol·L-1HA溶液的解离度

为1.32%，

（1）计算HA的解离常数。

（2）如果在1.00L该溶液中加入固体NaA（不考虑溶液体积变化），使其浓度为0.100mol·L-1，计算溶液的［H+］和解离度。

11.有一固体混合物，仅由NaH2PO4和Na2HPO4组成，称取该混合物1.91g，用水溶解后，用容量瓶配成100.0ml，测得该溶液的凝固点为-0.651℃

（1）试计算该溶液的pH，

（2）计算溶液的渗透浓度（忽略离子强度的影响）。

（已知H3PO4的pKa1=2.12、pKa2=7.21、pKa3=12.67；Mr（NaH2PO4）=120.0，Mr（Na2HPO4）=141.9；Kf=1.86K·kg·mol-1）

课后习题

水溶液中的离子反应与离子平衡

1．常温离子液体（IonicLiquid）也称常温熔融盐。

硝酸乙基铵〔（C2H5NH3）NO3〕是人类发现的第一种常温离子液体，其熔点为12℃。

已知（C2H5NH3）NO3的水溶液显弱酸性。

下列说法中不正确的是

A．C2H5NH2可视作一元强碱