高考化學(xué)模擬練習(xí)：溶液中的三個平衡與三個守恒

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高考復(fù)習(xí) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


　　一、溶液中的三個平衡

　　在中學(xué)階段溶液中的三個平衡包括：電離平衡、水解平衡以及沉淀溶解平衡，這三種平衡都遵循勒夏特列原理——當(dāng)只改變體系的一個條件時，平衡向能減弱這種改變的方向移動。

　　1. 電離平衡常數(shù)、水的離子積常數(shù)、溶度積常數(shù)均只與溫度有關(guān)。電離平衡常數(shù)和水的離子積常數(shù)隨著溫度的升高而增大，因為弱電解質(zhì)的電離和水的電離均為吸熱過程。

　　2. 弱酸的酸式鹽溶液的酸堿性取決于弱酸的酸式酸根離子的電離程度和水解程度的相對大小。①若水解程度大于電離程度，則溶液顯堿性，如：NaHCO3、NaHS、Na2HPO4；②若電離程度大于水解程度，則溶液顯酸性，如：NaHSO3、NaH2PO4等。

　　3. 沉淀溶解平衡的應(yīng)用

　　沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活以及醫(yī)療中可用來進行污水的處理、物質(zhì)的提純、疾病的檢查和治療。解決這類問題時應(yīng)充分利用平衡移動原理加以分析。

　　當(dāng)QC＞KSP時，生成沉淀；當(dāng)QC＜KSP時，沉淀溶解；當(dāng)QC＝KSP時，達到平衡狀態(tài)。

　　4. 徹底的雙水解

　　常見的含有下列離子的兩種鹽混合時，陽離子的水解陰離子的水解相互促進，會發(fā)生較徹底的雙水解。需要特別注意的是在書寫這些物質(zhì)的水解方程式時，應(yīng)用“===”，并將沉淀及氣體分別用“↓”、“↑”符號標出。如：當(dāng)Al3+分別遇到AlO2－、CO32－、HCO3－、S2－時，[3AlO2－ + Al3+ + 6H2O === 4Al(OH)3↓]；當(dāng)Fe3+分別遇到CO32－、HCO3－、AlO2－時；還有NH4+與Al3+；SiO3與Fe3+、Al3+等離子的混合。

　　另外，還有些鹽溶液在加熱時，水解受到促進，而水解產(chǎn)物之一為可揮發(fā)性酸時，酸的揮發(fā)又促進水解，故加熱蒸干這些鹽溶液得不到對應(yīng)的溶質(zhì)，而是對應(yīng)的堿（或?qū)?yīng)的金屬氧化物）。如：①金屬陽離子易水解的揮發(fā)性強酸鹽溶液蒸干后得到氫氧化物，繼續(xù)加熱后得到金屬氧化物，如FeCl3、AlCl3、Mg(NO3)2溶液蒸干灼燒得到的是Fe2O3、Al2O3、MgO而不是FeCl3、AlCl3、Mg(NO3)2固體；②金屬陽離子易水解的難揮發(fā)性強酸鹽溶液蒸干后得到原溶質(zhì)，如Al2(SO4)3、Fe(SO4)3等。③陰離子易水解的強堿鹽，如Na2CO3等溶液蒸干后也可得到原溶質(zhì)；④陰陽離子均易水解，此類鹽溶液蒸干后得不到任何物質(zhì)，如(NH4)2CO3等；⑤不穩(wěn)定化合物的水溶液，加熱時在溶液中就能分解，也得不到原溶質(zhì)，如Ca (HCO3)2溶液，蒸干后得到CaCO3；⑥易被氧化的物質(zhì)，其溶液蒸干后得不到原溶質(zhì)，如FeSO4、Na2SO3等，蒸干后得到其氧化產(chǎn)物Fe2(SO4)3、Na2SO4等。

　　【例題1】下列有關(guān)實驗的說法正確的是

　　A. 將氯化鋁溶液加熱蒸發(fā)、烘干可得無水氯化鋁固體

　　B. 測量溶液的導(dǎo)電性可區(qū)分出試劑鹽酸和醋酸，導(dǎo)電能力強的是鹽酸

　　C. 含有大量Fe3+、Al3+、NO3－的溶液呈酸性

　　D. 除去硫酸鋁溶液中混有的硫酸鎂，可加入足量燒堿，過濾，向濾液中加適量硫酸酸化

　　解析：在AlCl3溶液中存在Al3+水解，在加熱蒸發(fā)時，平衡向水解方向移動，而生成的鹽酸因氯化氫的揮發(fā)濃度變小，更促進了其水解，最終得到Al(OH)3，灼燒后得到Al2O3固體，A選項錯；溶液導(dǎo)電性強弱與溶液中離子濃度大小有關(guān)，而與溶質(zhì)是強、弱電解質(zhì)無關(guān)，B選項錯；Fe3+、Al3+水解而使溶液呈酸性，C選項對；加入足量的NaOH，則又混入了新的雜質(zhì)，應(yīng)加入Al(OH)3來調(diào)節(jié)pH，使Mg2+沉淀，D選項錯。

　　答案：C

　　點撥：本題主要考查了弱電解質(zhì)的電離和水解的有關(guān)知識。利用某些離子的水解，通過調(diào)節(jié)溶液pH來除去該離子是化學(xué)中常用的方法，但本題D選項極易忽視又引入新的雜質(zhì)而造成錯選。

　　【例題2】為了配制NH4+的濃度與Cl－的濃度比為1 : 1的溶液，可在NH4Cl溶液中加入①適量NH4NO3；②適量NaCl；③適量氨水；④適量NaOH。

　　A. ①②　　　B. ②③　　　C. ①③　　　D. ②④

　　解析：NH4Cl溶液中存在NH4+ + H2O　NH3·H2O2 + H+，使c(NH4+) : c(Cl－)＜1 : 1，要使c(NH4+) : c(Cl－)＝1 : 1，其方法是增大NH4+的濃度，故選C。

　　答案：C

　　【例題3】某溫度時，AgCl(s)Ag+(aq) + Cl－(aq)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是

　　A. 加入AgNO3，可以使溶液由c點變到d點

　　B. 加入固體NaCl，則AgCl的溶解度減小，KSP也減小

　　C. d點有AgCl沉淀生成

　　D. c點對應(yīng)的KSP小于a點對應(yīng)的KSP

　　解析：本題考查難溶電解質(zhì)的溶解平衡。當(dāng)加入AgNO3時，溶液中的c(Ag+)增大，而c(Cl－)下降，即溶液不能由c點變到d點，因此A選項錯；當(dāng)加入固體NaCl，則AgCl的溶解度減小，但KSP不變，因此B選項錯；d點時的c(Ag+)·c(Cl－)＞KSP，有AgCl沉淀生成，因此C選項正確；曲線上的點對應(yīng)的是溶解平衡時的離子濃度關(guān)系，而當(dāng)溫度一定時，KSP不變，即c點對應(yīng)的KSP與a點對應(yīng)的KSP相等，因此D選項錯。

　　答案：C

　　二、溶液中的三個守恒

　　在中學(xué)階段的電解質(zhì)溶液中的三個守恒包括：電荷守恒、物料守恒以及質(zhì)子守恒。

　　1. 電荷守恒：電解質(zhì)溶液中所以陽離子陽離子所帶有的正電荷總數(shù)與所有的陰離子所帶有的負電荷總數(shù)相等。如：NaHCO3溶液中存在著Na+、H+、HCO3－、CO32－和OH－這幾種離子，便有如下關(guān)系：c(Na+) + c(H+)＝ c(HCO3－) + c(OH－) + 2c (CO32－)。

　　2. 物料守恒：電解質(zhì)溶液中，由于某些離子能夠水解，離子種類增多，但原子總數(shù)是不會改變的，因而是守恒的，如Na2S溶液中，n(Na ) : n(S)＝2 : 1，但S2—、HS—都能水解，故S元素以S2—、HS－、H2S三種形式存在，它們之間有如下的守恒關(guān)系：c (Na+) ===2c(S2－) + 2c (HS－) + 2c(H2S)。

　　3. 電解質(zhì)溶液中分子或離子得到或失去質(zhì)子（H+）的物質(zhì)的量應(yīng)相等。如：NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3為得到質(zhì)子后的產(chǎn)物，NH3、OH—、CO32－為失去質(zhì)子后的產(chǎn)物，故有以下關(guān)系：c(H3O+) + c(H2CO3)＝ c(NH3)　+ c(OH—) + c (CO32—)，再如：Na2CO3溶液中質(zhì)子守恒的關(guān)系是：c(OH—)＝ c(H+) + c(HCO3—) + 2c(H2CO3) 或c(H+) ＝ c(OH—)－c(HCO3—)－2c(H2CO3)。

　　4. 離子濃度關(guān)系和離子濃度大小的比較

　　一般來說，有關(guān)離子濃度關(guān)系判斷的試題要聯(lián)想到上述三個守恒，或其中兩個疊加或變形等。而離子濃度大小的比較是該部分內(nèi)容中最常見的題型，除利用好上述守恒外，還要考慮其它方面的影響，如單一的酸或堿溶液考慮電離，單一的鹽溶液考慮水解；混合溶液如果不反應(yīng)，即考慮電離又考慮水解，如果反應(yīng)還要考慮過量與不過量。

　　【例題4】（2011江蘇高考）下列有關(guān)電解質(zhì)溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是

　　A. 在0.1 mol·L－1NaHCO3溶液中：c(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(H2CO3)

　　B. 在0.1 mol·L－1Na2CO3溶液中：c(OH－)－c(H＋)＝c(HCO3－) + 2c(H2CO3－)

　　C. 向0.2 mol·L－1NaHCO3溶液中加入等體積0.1 mol·L－1NaOH溶液：c(CO32－)＞c(HCO3－)＞c(OH－)＞c(H＋)

　　D. 常溫下，CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH＝7，c(Na＋)＝0.1 mol·L－1]：c(Na＋)＝c(CH3COO－)＞c(CH3COOH)＞c(H＋)＝c(OH－)

　　解析：A選項在0.1 mol·L－1NaHCO3溶液中，HCO3－在溶液中存在水解與電離兩個過程，而溶液呈堿性，說明水解過程大于電離過程，c(H2CO3)＞c(CO32－)；B選項c(OH－)－c(H+)＝c(HCO3－)＋2c(H2CO3－)中把c(H+)移項到等式另一邊，即是質(zhì)子守恒關(guān)系式；C選項向0.2 mol·L－1NaHCO3溶液中加入等體積0.1 mol·L－1NaOH溶液后，相當(dāng)于0.05 mol·L－1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，因此正確的關(guān)系是：c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(OH－)＞c(H+)；D選項常溫下，CH3COONa和CH3COOH混合溶液，包括CH3COO－水解和CH3COOH電離兩個過程，既然pH＝7, 根據(jù)電荷守恒式，不難得出c(Na+)＝c(CH3COO－) ＝0.1 mol· L－1，c(H+)＝c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1。水解是有限的，c(CH3COO－)＞c(CH3COOH)。

　　答案：B、D

　　點撥：本題屬于基本概念與理論的考查，落點在水解與電離平衡、物料守恒和電荷守恒、離子濃度大小比較。溶液中存在水解與電離兩個過程，離子濃度大小比較是考試熱點內(nèi)容，高三復(fù)習(xí)中要強化訓(xùn)練。

　　【例題5】（2011廣東高考）對于0.1mol·L－1 Na2SO3溶液，正確的是

　　A. 升高溫度，溶液的pH降低

　　B. c(Na＋)＝2c(SO32?)+ c(HSO3?)+ c(H2SO3)

　　C. c(Na＋) + c(H＋) ＝ 2c(SO32?)+ 2c(HSO3?) + c(OH?)

　　D. 加入少量NaOH固體，c(SO32?)與c(Na＋)均增大

　　解析：本題考查鹽類水解及外界條件對水解平衡的影響和溶液中離子濃度大小判斷。Na2SO3屬于弱酸強堿鹽，水解顯堿性，方程式為SO32－＋H2OHSO3－+ OH－、HSO3－＋H2OH2SO3+ OH－，因為水解是吸熱的，所以升高溫度，有利于水解，堿性會增強，A不正確；加入少量NaOH固體，c(OH?)增大，抑制水解，所以c(SO32?)增大，D是正確的；由物料守恒知鈉原子個數(shù)是硫原子的2倍，因此有c(Na＋)＝2c(SO32?) + 2c(HSO3?)+ 2c(H2SO3)，所以B不正確，有電荷守恒知c(Na＋) +c(H＋)＝2c(SO32?)+ c(HSO3?)+ c(OH?)，因此C也不正確。

　　答案：D

　　【例題6】下列溶液中微粒的物質(zhì)的量關(guān)系正確的是

　　A. 將等物質(zhì)的量的KHC2O4和H2C2O4溶于水配成溶液：2c(K+)＝c(HC2O4－) + c(H2C2O4)

　　B. ① 0.2mol/L NH4Cl溶液、②0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液、③0.2mol/L NH4HSO4溶液、④0.1 mol/L (NH4)2CO3溶液中，c(NH4+)大�。孩郏劲冢劲伲劲�

　　C. 0.1 mol/L CH3COONa溶液與0.15 mol/L HCl等體積混合：c(Cl?)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(CH3COO?)＞c(OH?)

　　D. 0.1 mol/L 的KHA溶液，其pH＝10， c(K+)＞c(A2?)＞c(HA?)＞c(OH?)

　　解析：A項，命題者的意圖是考查物料守恒，但忽視了C2O42－的存在，錯誤；B項，②中Fe2+和NH4+相互抑制水解，③中NH4HSO4電離出的H+抑制NH4+的水解，④中CO32－和NH4+相互促進水解，正確；C項，它們等體積混合后，得到的溶液為0.05mol/LCH3COOH、 0.025 mol/L HCl和0.05mol/L NaCl0.05mol/L的混合溶液，c(Na+)＞c(H+)，錯誤；D項，pH＝10，說明HA?的水解程度大于電離程度，但無論水解還是電離，都是微弱的，故c(HA?)＞c(A2?)，因此該項錯誤。

　　答案：B

　　來源：新東方


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