主題22:鹽類的水解 李仕才 考點(diǎn)四　溶液中粒子濃度大小的比較 　　一、理解兩大平衡,樹立微弱意識(shí) 1.電離平衡→建立電離過程是微弱的意識(shí) 弱電解質(zhì)(弱酸、弱堿、水)的電離是微弱的,且水的電離能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于弱酸和弱堿的電離能力。如在稀醋酸溶液中:CH3COOHCH3COO-+H+,H2OOH-+H+,粒子濃度由大到小的順序:c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。 2.水解平衡→建立水解過程是微弱的意識(shí) 弱酸根離子或弱堿陽離子的水解是微弱的,但水的電離程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鹽的水解程度。如稀CH3COONa溶液中,CH3COONaCH3COO-+Na+,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,H2OH++OH-,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)。 二、把握三大守恒,明確定量關(guān)系 1.物料守恒(原子守恒) 在電解質(zhì)溶液中,由于某些離子能夠水解,粒子種類增多,但這些粒子所含某些原子的總數(shù)始終不變,符合原子守恒。如NaHCO3溶液中,n(Na+)∶n(C原子)=1∶1,因HC水解(HC+H2OH2CO3+OH-)以及HC電離(HCH++C),C元素的存在形式有3種,即HC、H2CO3、C,由n(Na+)∶n(C原子)=1∶1,得c(Na+)=c(HC)+c(C)+c(H2CO3)。 2.電荷守恒 在電解質(zhì)溶液中,陽離子的電荷總數(shù)與陰離子的電荷總數(shù)相等,即溶液呈電中性。如NaHCO3溶液中存在的離子有Na+、H+、HC、C、OH-,存在如下關(guān)系:n(Na+)+n(H+)=n(HC)+2n(C)+n(OH-),推出c(Na+)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-)。(因C帶2個(gè)單位負(fù)電荷,所以其所帶電荷數(shù)為其離子數(shù)的2倍) 3.質(zhì)子守恒 電解質(zhì)溶液中,電離、水解等過程中得到的質(zhì)子(H+)數(shù)等于失去的質(zhì)子(H+)數(shù)。如NaHCO3溶液中: 即有c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C) 另外,質(zhì)子守恒式可以由電荷守恒式和物料守恒式推導(dǎo)得出。 以KHS溶液為例,電荷守恒式為①c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),物料守恒式為②c(K+)=c(HS-)+c(S2-)+c(H2S),由①-②消去沒有參與變化的K+得質(zhì)子守恒式c(H+)+c(H2S)=c(OH-)+c(S2-)。 　　三、掌握解題流程 1.常溫下,濃度均為0.1 molL-1的下列溶液中,粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是(　　)。 A.氨水中:c(N)=c(OH-)=0.1 molL-1 B.NH4Cl溶液中:c(N)>c(Cl-) C.Na2SO4溶液中:c(Na+)>c(S)>c(OH-)=c(H+) D.Na2SO3溶液中:c(Na+)=2c(S)+c(HS)+c(H2SO3) 【解析】氨水為弱堿溶液,只能部分電離出氫氧根離子,結(jié)合電荷守恒c(N)+c(H+)=c(OH-)可得,c(N)<c(OH-)<0.1 molL-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;NH4Cl溶液中,銨根離子部分水解,氯離子濃度不變,則溶液中c(N)<c(Cl-),B項(xiàng)錯(cuò)誤;Na2SO4溶液顯中性,c(OH-)=c(H+),結(jié)合電荷守恒可得,c(Na+)=2c(S),溶液中離子濃度大小為c(Na+)>c(S)>c(OH-)=c(H+),C項(xiàng)正確;根據(jù)亞硫酸鈉溶液中的物料守恒可得c(Na+)=2c(S)+2c(HS)+2c(H2SO3),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】C 2.(2014年安徽理綜,11)室溫下,下列溶液中粒子濃度關(guān)系正確的是(　　)。 A.Na2S溶液:c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S) B.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HC2)+2c(H2C2O4) C.Na2CO3溶液:c(Na+)+c(H+)=2c(C -)+c(OH-) D.CH3COONa和CaCl2混合溶液:c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-) 【解析】S2-在溶液中分兩步水解:S2-+H2OOH-+HS-、HS-+H2OH2S+OH-,所以c(OH-)>c(HS-),A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)電荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(OH-) +c(HC2)+2c(C2),根據(jù)物料守恒可知,c(Na+)=2[c(HC2)+c(C2)+c(H2C2O4)],結(jié)合電荷守恒及物料守恒可知,c(OH-)=c(H+)+c(HC2)+2c(H2C2O4),B項(xiàng)正確;Na2CO3溶液中的電荷守恒式是c(Na+)+c(H+)=2c(C -)+c(OH-)+c(HC),C項(xiàng)錯(cuò)誤;CH3COONa和CaCl2的混合溶液中存在電荷守恒:c(Na+)+2c(Ca2+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)+c(Cl-),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】B 3.(2016年四川理綜,7)向1 L含0.01 mol NaAlO2和0.02 mol NaOH的溶液中緩慢通入CO2,隨n(CO2)增大,先后發(fā)生三個(gè)不同的反應(yīng),當(dāng)0.01 mol<n(CO2)≤0.015 mol時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是2NaAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3。下列對應(yīng)關(guān)系正確的是(　　)。 選項(xiàng) n(CO2)/mol 溶液中離子的物質(zhì)的量濃度 A 0 c(Na+)>c(Al)+c(OH-) B 0.01 c(Na+)>c(Al)>c(OH-)>c(C) C 0.015 c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(OH-) D 0.03 c(Na+)>c(HC)>c(OH-)>c(H+) 　　【解析】當(dāng)n(CO2)=0時(shí),根據(jù)電荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(Al)+c(OH-),所以c(Na+)<c(Al)+c(OH-),A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)n(CO2)=0.01 mol時(shí),溶液中溶質(zhì)為等濃度的NaAlO2和Na2CO3,因?yàn)樘妓崴嵝詮?qiáng)于氫氧化鋁,所以偏鋁酸根離子水解程度比碳酸根離子強(qiáng),溶液中離子濃度關(guān)系應(yīng)為c(Na+)>c(C)>c(Al)>c(OH-),B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)n(CO2)=0.015 mol時(shí),溶液中溶質(zhì)為Na2CO3,溶液中離子濃度關(guān)系應(yīng)為c(Na+)>c(C)>c(OH-)>c(HC),C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)n(CO2)=0.03 mol時(shí),溶液中溶質(zhì)為NaHCO3 ,溶液中離子濃度關(guān)系應(yīng)為c(Na+)>c(HC)>c(OH-)>c(H+),D項(xiàng)正確。 【答案】D 4.H2C2O4為二元弱酸。室溫下,配制一組c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2)=0.100 molL-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物質(zhì)的量濃度隨pH的變化曲線如圖所示。下列指定溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系一定正確的是(　　)。 A.pH=2.5的溶液中:c(H2C2O4)+c(C2)>c(HC2) B.c(Na+)=0.100 molL-1的溶液中:c(H+)+2c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2) C.c(HC2)=c(C2)的溶液中:c(Na+)>0.100 molL-1+c(HC2) D.pH=7.0的溶液中:c(Na+)>2c(C2) 【解析】由圖可知,pH=2.5時(shí),c(HC2)>0.080 molL-1,則c(C2)+c(H2C2O4)<0.020 molL-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由溶液中的電荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(HC2)+2c(C2)+c(OH-),由已知條件可得c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2)+c(C2)=0.100 molL-1,代入上式得到c(H2C2O4)+c(H+)=c(C2)+c(OH-),B項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HC2)+2c(C2)+c(OH-),又c(HC2)+c(C2)+c(H2C2O4)=0.100 molL-1,c(HC2)=c(C2),則2c(C2)=0.100 molL-1-c(H2C2O4),c(Na+)+c(H+)=0.100 molL-1-c(H2C2O4)+c(HC2)+c(OH-),c(Na+)=0.100 molL-1+c(HC2)-c(H2C2O4)+[c(OH-)-c(H+)],由圖可知,c(H2C2O4)=0,c(H+)-c(OH-)>0,所以c(Na+)<0.100 molL-1+c(HC2),C項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HC2)+2c(C2)+c(OH-),pH=7,則有c(Na+)=c(HC2)+2c(C2),c(Na+)>2c(C2),D項(xiàng)正確。 【答案】D 5.25 ℃時(shí),將0.1 molL-1 NaOH溶液加入20 mL 0.1 molL-1 CH3COOH溶液中,所加入溶液的體積(V)和混合液的pH的關(guān)系曲線如圖所示。下列結(jié)論正確的是(　　)。 A.a點(diǎn)時(shí),c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+) B.對曲線上a、b、c任何一點(diǎn),溶液中都有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-) C.c點(diǎn)時(shí),醋酸恰好反應(yīng)完全,溶液中:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-) D.滴定過程中可能出現(xiàn):c(H+)>c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-) 【解析】A項(xiàng),在a點(diǎn)時(shí)混合溶液的溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的CH3COONa和CH3COOH,根據(jù)物料守恒,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+),錯(cuò)誤;B項(xiàng),曲線上a、b、c點(diǎn)溶液中均存在電荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),正確;C項(xiàng),c點(diǎn)時(shí),NaOH與CH3COOH恰好完全反應(yīng),溶液呈堿性,則存在c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),錯(cuò)誤;D項(xiàng),滴定過程中,溶液中存在的離子始終為CH3COO-、Na+、H+、OH-,根據(jù)溶液電中性原則知c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),錯(cuò)誤。 【答案】B 一、單一溶液中粒子濃度關(guān)系 1.多元弱酸溶液:多元弱酸分步電離,電離程度逐級減弱。如H3PO4溶液中:c(H+)>c(H2P)>c(HP)>c(P)。 2.多元弱酸的正鹽溶液:多元弱酸的酸根離子分步水解,水解程度逐級減弱。如在Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(C)>c(OH-)>c(HC)。 3.酸式鹽溶液的酸堿性主要取決于酸式酸根離子的電離能力和水解能力的相對強(qiáng)弱,如NaHCO3溶液中,HC的水解能力強(qiáng)于其電離能力,溶液顯堿性;而NaHSO3溶液中,HS的水解能力弱于其電離能力,溶液顯酸性。 二、混合溶液中粒子濃度關(guān)系 混合溶液要綜合分析電離、水解等因素。如在濃度均為0.1 molL-1的 NH4Cl和氨水混合呈堿性的溶液中,各離子濃度大小的順序?yàn)閏(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。 三、不同溶液中同一粒子濃度大小的比較 不同溶液要看溶液中其他離子對該離子的影響。 如在相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液中:①NH4Cl;②CH3COONH4;③NH4HSO4,c(N)由大到小的順序?yàn)棰?gt;①>②。 四、與圖像有關(guān)的粒子濃度關(guān)系 酸堿中和滴定曲線上對應(yīng)點(diǎn)的粒子濃度的比較(關(guān)注圖像的三個(gè)點(diǎn)): 1.中和點(diǎn),看鹽的組成,進(jìn)而確定溶液中粒子濃度的大小關(guān)系。 2.中性點(diǎn),根據(jù)形成鹽的酸堿的相對強(qiáng)弱,進(jìn)而確定溶質(zhì)組成和粒子濃度關(guān)系。 3.中和一半的點(diǎn)、中和后再增加酸堿形成弱酸與弱酸強(qiáng)堿鹽或弱堿與弱堿強(qiáng)酸鹽等濃度混合溶液的pH,進(jìn)而確定粒子濃度的大小關(guān)系。