专题8.解决水溶液中的离子平衡问题
考试说明中：了解电离、电解质、强电解质和弱电解质的概念。了解弱电解质在水溶液中的
电离平衡。了解水的电离和水的离子积常数。了解溶液pH的定义，能进行溶液pH的简单计算。了解盐类水解的原理，能说明影响盐类水解的主要原因，认识盐类水解在生产、生活中的应用。理解难溶电解质存在沉淀溶解平衡，能运用溶度积常数进行简单计算。
高考试卷中：考查分值在7-10之间，通常为一道离子浓度方面判断的选择题和出现化学反应
原理综合题中。考查的知识点多、知识面广， 灵活性、综合性都较强， 有较好的区分度。
答题过程中：熟悉有关电离平衡、盐类水解平衡、沉淀溶解平衡的原理，解题要抓住特点，
寻找规律，善于利用方法，仔细认真答题。 一．能力展示
1. 现有常温下pH＝3的醋酸和pH＝3的硫酸两种溶液，下列叙述中正确的是( )
A.两溶液中水电离出的c(H)均为1×10
－
＋
－11
mol·L
－1
B.加水稀释100倍后两溶液的pH仍相同 C.醋酸中的c(CH3COO)和硫酸中的c(SO4)相同
D.等体积的两溶液中分别加入足量锌片时放出H2的体积相同 2. 下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是
A.在0.1 mol·LNaHCO3溶液中：c(Na)＞c(HCO3)＞c(CO3)＞c(H2CO3) B.在0.1 mol·LNa2CO3溶液中：c(OH)－c(H)＝c(HCO3)＋2c(H2CO3) C.向0.2 mol·LNaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·LNaOH溶液： c(CO3)＞ c(HCO3)＞ c(OH)＞c(H)
D.常温下，CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH＝7, c(Na)＝0.1 mol·L]： c(Na)＝c(CH3COO)＞c(CH3COOH)＞c(H)＝c(OH) 3.下列叙述中与盐类的水解有关的是( )
①明矾和FeCl3可作净水剂,②为保存FeCl3溶液，要在溶液中加少量盐酸,③实验室配制AlCl3溶液时，应先把它溶在较浓的盐酸中，然后加水稀释,④NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接中的除锈剂,⑤实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应用橡皮塞，而不用玻璃塞,⑥用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂,⑦长期使用硫酸铵，土壤酸性增强；草木灰与铵态氮肥不能混合施用
A.①④⑦ B．②⑤⑦ C.③⑥⑦ D．全有关
4. 工业废水中常含有一定量的Cr2O7和CrO4，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法有两种。其中一种方法是还原沉淀法 该法的工艺流程为：CrO4
2－
2－
2－
＋
－
＋
－
＋
－1
2－
－
－
＋
－1
－1
－1
－
＋
－
－
－1
＋
－
2－
2－
????CrO
2－
＋
H?①转化2－27
OH????Cr3+????Cr(OH)3↓ ③沉淀Fe2?②还原2－
?其中第①步存在平衡：2CrO4(黄色)+2HCr2O7(橙色)+H2O
（1）若该平衡处在强酸性环境，则溶液显________色。 （2）能说明第①步反应达平衡状态的是 。
A. Cr2O7和CrO4的浓度相同 B. 2v(Cr2O7)=v(CrO4) C.溶液的颜色不变
2－
2－
2－
2－
（3）第②步中，还原1 mol Cr2O7离子，需要 mol的FeSO47H2O。 写出第②步中反应的离子方程式
________________________________________________________________。 （4）第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡： Cr(OH)3(s)
3+
―
3+
3
―
-32
3+
2－
Cr(aq)+3OH(aq) 常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp=c(Cr)·c(OH)=10，要使c(Cr)降至10mol/L，溶液的pH应调至 。 过程分析：
1.A项，正确；B项，加水稀释后硫酸的pH变化较大，醋酸的pH变化较小，不相同；C项，c(CH3COO)比c(SO4)大，硫酸为二元酸。D项中醋酸为弱酸，还能不断电离出氢离子。答案：A
2. A.在0.1 mol·LNaHCO3溶液中，HCO3在溶液中存在水解与电离两个过程，而溶液呈碱性，说明水解过程大于电离过程，c(H2CO3)＞c(CO3)。 B.c(OH)－c(H)＝c(HCO3)＋2c(H2CO3)中把c(H)移项到等式另一边，即是质子守恒关系式。C.向0.2 mol·LNaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·LNaOH溶液后，相当于0.05 mol·L的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的混合液，由于Na2CO3的水解程度大于NaHCO3的水解程度，因此正确的关系是：c(HCO3－)＞c(CO3)＞ c(OH)＞c(H)。D.常温下，CH3COONa和CH3COOH混合溶液，包括CH3COO水解和CH3COOH电离两个过程，既然pH＝7, 根据电荷守恒式，不难得出c(Na)＝c(CH3COO) ＝0.1 mol· L，c(H)＝c(OH)＝1×10 mol·L。水解是有限的，c(CH3COOH)＞c(CH3COO)。答案：B
3.①明矾和氯化铁水解生成氢氧化铝胶体、氢氧化铁胶体；②在氯化铁溶液中加入盐酸，抑制水解；④氯化铵、氯化锌溶液水解呈酸性，利用酸溶解金属氧化物；⑤碳酸钠水解，溶液呈碱性，与二氧化硅反应生成具有黏合性的硅酸钠；⑥碳酸氢钠和硫酸铝溶液混合，发生双水解；⑦硫酸铵水解，溶液呈酸性，铵态氮肥水解呈酸性，而草木灰的主要成分是碳酸钾，水解呈碱性。答案：D 4. c(H)增大，平衡2CrO4(黄色)+2H
＋
2－
＋
－1
＋
-－7
－1
－
＋
－
2－
－
＋
－
－1
－1
－
＋
－1
2－
－
＋
－
－1
－
－
2－
-5
Cr2O7(橙色)+H2O右移，溶液呈橙色；平衡时各
2－
2－
物质的浓度不再改变，即溶液的颜色不再改变；根据电子得失守恒可知，还原1molCr2O7离
?3210?10?9mol/L，子，需要6 mol的FeSO47H2O； c(Cr)=10mol/L时，溶液中c(OH)=3?5103+
-5
―
c(H)＝10 mol·L
＋－5－1，
pH=5，即要使c(Cr)降至10mol/L，溶液的pH应调至5。答案：⑴
3+-5
橙 ⑵c ⑶6 ⑷5 精要点评：
1. 水溶液中的离子平衡涉及到电离、盐类水解、沉淀溶解三种平衡，需要理解平衡原理，运用平衡移动原理和平衡常数来解决问题。
2. 要结合电解质溶液中的盐类水解以及离子浓度大小的比较等方面的知识的综合应用。掌握了电荷、物料、质子三个守恒的规律，对于解决离子浓度大小的比较题目有很大的帮助
二．能力培养
1.常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液，关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是( ). A．b不可能显碱性 B．a可能显酸性或碱性 C．a不可能显酸性 D．b可能显碱性或酸性
分析：pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液，其浓度分别是大于10mol/L和等于10mol/L，由于pH为3的某酸溶液，其强弱未知。因此与pH为11的氨水反应时，都有可能过量；而与pH为11的氢氧化钠溶液反应时酸可能过量或二者恰好反应。。答案：A、B
2. 某酸性溶液中只有Na、CH3COO、H、OH四种离子。则下列描述正确的是( )
A．该溶液由pH＝3的CH3COOH与pH＝11的NaOH溶液等体积混合而成 B．该溶液由等物质的量浓度、等体积的NaOH溶液和CH3COOH溶液混合而成 C．加入适量的NaOH，溶液中离子浓度为c(CH3COO)＞c(Na)＞c(OH)＞c(H) D．加入适量氨水，c(CH3COO)一定大于c(Na)、c(NH4)之和
分析：此题的关键应注意题中的“酸性”两个字，选项B溶液NaOH与CH3COOH恰好完全反应，所以溶液呈碱性；选项C中当加入NaOH后溶液仍然呈酸性，则c(H)＞c(OH)，不成立，当恰好完全反应，溶液呈碱性，则c(Na)＞C(CH3COO)，当碱过量时，必定c(Na)＞C(CH3COO)，所以在任何情况下溶液的离子关系都不能成立；选项D中加入氨水，由电荷守恒得：c(CH3COO
－
－
＋
＋
＋
－
＋
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＋
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＋
－
＋
－
－
＋
＋
－
＋
－
＋
＋
－
＋
－
－3
－3
)＋c(OH) = c(Na)＋c(NH4)＋c(H)，当溶液仍呈酸性即c(OH)＜c(H)，则c(CH3COO)
＋
＋
＋
－
－
＋
＋
＋
－
－
＋
＋
－
＞c(NH4)＋c(Na)；当溶液呈中性时，c(H)＝c(OH)，则c(CH3COO)＝c(NH4)＋c(Na)；当溶液呈碱性时，c(H)＜c(OH)，则c(CH3COO)＜c(NH4)＋c(Na)，所以c(CH3COO)一不定大于c(Na)、c(NH4)之和。答案：A
3. 常温下0.1mol·L醋酸溶液的pH＝a，下列能使溶液pH＝(a＋1)的措施是( ). A．将溶液稀释到原体积的10倍 B．加入适量的醋酸钠固体
C．加入等体积0.2 mol·L盐酸 D．提高溶液的温度 分析：醋酸是弱酸，电离方程式是CH3COOH
H+CH3COO，故稀释10倍，pH增加不到一
－1+
－
－1
－1
＋
＋
个单位，A项错误；加入适量的醋酸钠固体，抑制醋酸的电离，使其pH增大，可以使其pH由a变成(a＋1)；B项正确；加入等体积0.2 mol·L盐酸，虽然抑制醋酸的电离，但增大了c（H），溶液的pH减少；C项错误；提高溶液的温度，促进了醋酸的电离，c（H）增大，溶液的pH减少；D项错误。答案：B
4.常温下，将a mL 三种一元酸分别和NaOH溶液等体积混合，实验数据如下：
组别 甲 乙 丙 ＋
＋
c(一元酸) c(HX)=0.1 mol/L c(HY)=0.1mol/L c(HZ)=0.1 mol/L c(NaOH) /mol/L 混合溶液的pH 0.1 0.1 0.1 pH = x pH = 7 pH = 9 （1）上述三种酸中一定属于强酸的是___________；
（2）丙组实验发生反应的离子方程式为 ， 所得溶液中由水电离出的c(OH) = mol/L； （3）甲组中x的值_____7（填>、<、=）； （4）部分实验反应过程中的pH变化曲线如下图：
－
①表示乙组实验的pH变化曲线是________________
②上图中表示溶液呈中性的点为_________，表示溶液恰好完全反应的点是_______ ③E点对应离子浓度由大到小的顺序为 。
分析：（1）上述三种酸中一定属于强酸的是乙，PH=7，并且等体积等浓度混合，生成的是强酸强碱盐。（2）丙组实验发生反应的离子方程式为HZ +OH → H2O + Z。所得溶液中由水电离出的c(OH) = 1×10 mol/L； （3）如果是强酸，PH=7，如果是弱酸，PH>7。（4）乙组实验终点PH=7，图1符合。中性的点是BD, 完全反应的点是BE, E点是弱酸强碱盐， Z
---5
-－
-5
--
发生水解。答案：（1）HY（2）HZ +OH → H2O + Z， 1×10（3）≧7（4）①图1 ②BD，B E ③c(Na) > c(Z) > c(OH) > c(H)
方法指导：
1.对于离子浓度大小关系的分析判断要注意：先确定混合后溶液的成分（酸碱性），分析电离与水解相对大小程度来排序，要善于运用电荷、物料、质子三个守恒对存在的等式进行一一对应分析，判断正确与否。
2.要注意强电解质和弱电解质的区别，时时刻刻知道弱电解质存在电离平衡，会影响PH、浓度、离子大小等等方面。 三．能力测评
1.下列关于电解质溶液的叙述正确的是( )
A.常温下，同浓度的Na2CO3与NaHCO3溶液相比，Na2CO3溶液的pH大
B.常温下，pH＝7的NH4Cl与氨水的混合溶液中：c(Cl)>c(NH4)>c(H)＝c(OH) C.中和pH与体积均相同的盐酸和醋酸，消耗NaOH的物质的量相同 D.将pH＝4的盐酸稀释后，溶液中所有离子的浓度均降低
2. 常温下，VaL pH＝2的盐酸与VbL pH＝12的氨水混合，若所得溶液显酸性，下列有关判断正确的是( )
A.Va一定等于Vb B. Va大于或等于Vb
C. 混合溶液中离子浓度一定满足：c(Cl)>c(NH4)> c(H)>c(OH)
D. 混合溶液中离子浓度一定满足：c(NH4)＋c(H)＝ c(Cl)＋c(OH)
－1－1。
3. 常温下,用0.100 0 mol·LNaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·LCH3COOH溶液所得
＋
＋
－
－
－
＋
＋
－
－
＋
＋
－
+
--+
滴定曲线如下图。下列说法正确的是( )
A．点①所示溶液中：c(CH3COO)＋c(OH)＝c(CH3COOH)＋c(H) B．点②所示溶液中：c(Na)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO) C．点③所示溶液中：c(Na)＞c(OH)＞c(CH3COO)＞c(H)
D．滴定过程中可能出现：c(CH3COOH)＞c(CH3COO)＞c(H)＞c(Na)＞c(OH)
4. 某研究性学习小组通过查阅资料发现，CuSO4溶液与NaOH溶液反应生成的沉淀中除Cu（OH）
2外，还有碱式硫酸铜[化学式可表示为xCuSO4·yCu（OH）2]。为了加以验证，小组成员进行了如下实验：
-1
①分别配制50mL物质的量浓度均为0．L00mol．LCuSO4溶液和NaOH溶液； ②准确量取l0mLCuSO4溶液倒入50mL烧杯中；
③向烧杯中匀速加入0.l00mol．L—NaOH溶液，并每加入1．00mLNaOH溶液用pH计测一
次混合溶液的pH；
④当滴人NaOH溶液的体积达到30mL时停止实验，并绘
制出向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液时pH变化曲线。
请回答以下问题：
（1）V（NaOH）在0.00mL~2.00mL之间时，溶液中无沉淀产生，但pH变化较快的原因是 ；
（2）V（NaOH）在2.00mL~ 15.00mL之间时，溶液中产生绿色沉淀，并不断增加，经检
测此沉淀为碱式硫酸铜。已知蒸馏水的pH为6.32，当V（NaOH）为15.00mL时，溶液pH为6．30，则可求得x= ，y= ；
（3）V（NaOH）在17．00mL~20．00mL之间时，溶液中出现蓝色沉淀，并不断增加。已
知V（NaOH）为20．00mL时，溶液pH为12.25，则此时沉淀中 （填“含”或“不含”）有碱式硫酸铜，理由是 。 解题分析：
1.选项A，Na2CO3的水解能力大于NaHCO3的水解能力，常温下，同浓度的Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液。选项B，根据电荷守恒可得：c(NH4)＋c(H)＝c(OH)＋c(Cl)，因c(H)＝c(OH)，所以c(NH4)＝c(Cl)，故有：c(NH4)＝c(Cl)>c(H)＝c(OH)。选项C，pH相同的HCl、CH3COOH溶液相比，CH3COOH的物质的量浓度远远大于HCl的物质的量浓度，所以中和
－
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－
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