2019届人教版高三二轮复习电解质溶液的“三守恒”原理及在离子浓度比较和图像题中的应用学案
2019届
《电解质溶液的“三守恒”原理及在离子浓度比较和图像题中的应用》
【复习引入】溶液中的三种守恒关系有何特点：
1.电荷守恒：电解质溶液中，不论存在多少种离子，电解质溶液总是呈 ，
即阳离子所带正电荷总数 阴离子所带负电荷总数。
2.物料守恒：在电解质溶液中，某些离子既能够水解也能够电离，使离子种类增多，但电解质溶液中的某一组分的起始浓度总会等于它在溶液中各种存在形式的浓度 。
3. 在电解质溶液中，由于电离、水解等过程的发生，往往存在质子(H＋)的得失，但得到的质子数 失去的质子数。
【基本练习】
1.0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中各粒子浓度的关系：
（1）物料守恒 。
(2)电荷守恒 。
(3)质子守恒 。
(4)离子浓度大小关系 。
2. 0.1 mol·L－1的NH4Cl溶液中各粒子浓度的关系：
（1）物料守恒 。
(2)电荷守恒 。
(3)质子守恒 。
(4)离子浓度大小关系 。
3. NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH<7的溶液中各粒子浓度的关系。
（1）物料守恒 。
(2)电荷守恒 。
(3)质子守恒 c(CH3COOH)＋2c(H＋)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)。
(4)离子浓度大小关系 。
【例题1】草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性。在0.1 mol·L－1 KHC2O4溶液中，下列关系正确的是( )
A．c(K＋)＋c(H＋)＝c(HC2O4-)＋c(OH－)＋c(C2O42-)
B．c(HC2O4-)＋c(C2O42-) ＝0.1 mol·L－1
C．c(C2O42-)＜c(H2C2O4)
D．c(K＋)＝c(H2C2O4)＋c(HC2O4-)＋c(C2O42-)
【练习1】下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )。
A．室温下，向0.01 mol·L－1 NH4HSO4溶液中滴加NaOH
溶液至中性：c(Na＋)>c(SO)>c(NH)>c(OH－)＝c(H＋)
B．0.1 mol·L－1NaHCO3溶液： c(Na＋)>c(OH－)>c(HCO)>c(H＋)
C．Na2CO3溶液：c(OH－)+c(H＋)＝c(HCO)＋2c(H2CO3)
D．25 ℃时，pH＝4.75、浓度均为0.1 mol·L－1的
CH3COOH、CH3COONa混合溶液：c(CH3COO－)＋c(OH－)=c(CH3COOH)＋c(H＋)
【例题2】.(2015山东·13)室温下向10 mL
0.1 mol·L-1 NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的
一元酸HA, 溶液pH的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是( ) 。
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
【练习2】(2016年高考全国卷Ⅰ)298K时，在20.0mL 0.10mol氨水中滴入0.10 mol的盐酸，溶液的pH与所加盐酸的体积关系
如图所示。已知0.10 mol氨水的电离度为1.32%，
下列有关叙述正确的是
A,．N点处的溶液中pH=12，该滴定过程应该选择酚酞
作为指示剂
B．M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C．M点处的溶液中c(NH4＋)＝c(Cl－)＝c(H＋)＝c(OH－)
D．当盐酸刚好与20.0 mL 0.10 mol·L－1氨水
反应完时，c(Cl－)＝c(NH4) +＋c(NH3·H2O)
【例题3】已知：pKa＝－lg Ka，25 ℃时，H2SO3的 pKa1＝1.85，pKa2＝7.19。
用0.1 mol·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1mol·L－1 H2SO3溶液的滴定曲线如下图所示
(曲线上的数字为pH)。下列说法正确的是( )。
A.a点所得溶液中：2c(H2SO3) ＋c(SO)＝0.1 mol·L－1
B.b点所得溶液中：c(H2SO3)＋c(H＋)＝c(SO)＋c(OH－)
C.c点所得溶液中：c(Na＋)＜3c(HSO )
D.d点所得溶液中：c(Na＋)＞c(HSO )＞c(SO)
【练习3】40 ℃，在氨－水体系中不断通入CO2，各种离子的变化趋势如下图所示。
下列说法不正确的是( )。
A．在pH＝9.0时，c(NH)＞c(HCO)＞c(NH2COO－)＞c(CO)
B．不同pH的溶液中存在关系：
c(NH)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(NH2COO－)＋c(OH－)
C．随着CO2的通入，不断增大
D．在溶液pH不断降低的过程中，有含NH2COO－的中间产物生成
【考点训练题】
1. 常温下，浓度均为0.1 mol·L－1的下列溶液中，粒子的物质的量浓度关系正确的是( )。
A．氨水中，c(NH)＝c(OH－)＝0.1 mol·L－1
B．NH4Cl溶液中，c(NH)>c(Cl－) >c(OH－) > c(H＋)
C．Na2SO4溶液中，c(Na＋)=2c(SO)>c(OH－)＝c(H＋)
D．Na2SO3溶液中，c(Na＋)＝2c(SO)＋c(HSO)＋c(H2SO3)
2. 25 ℃时，将0.1 mol·L－1 NaOH溶液加入20 mL 0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中，所加入溶液的体积(V)和混合液的pH的关系曲线如图所示。下列结论正确的是 ( )。
A．①点时，c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝c(Na＋)
B．对曲线上①、②、③任何一点，溶液中都有：
c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)
C．③点时，醋酸恰好反应完，溶液中有：c(CH3COO－)＝c(Na＋)>c(H＋)＝c(OH－)
D．滴定过程中可能出现：c(H＋)>c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)
3. .(2018广东珠海高三一模)常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1的H2SO3溶液中滴加
0.2 mol·L-1 NaOH溶液,含硫微粒的物质的量(n)变化曲线如图所示,下列有关说法正确的是( )。
A.曲线Ⅱ代表H2SO3的浓度
B.a、b、c三个交点处水的电离程度大小:a
c(HS)>c(S)>c(H+)>c(OH-)
D.若c点pH=6.5,则Ka2(H2SO3)=10-7.5
4.改变0.1 mol·L－1二元弱酸H2A溶液的pH，溶液中的
H2A、HA－、A2－的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示
[已知δ(X)＝]。
下列叙述错误的是( )。
A．pH＝1.2时，c(H2A)＝c(HA－)
B．lg[K2(H2A)]＝－4.2
C．pH＝2.7时，c(HA－)>c(H2A)＝c(A2－)
D．pH＝4.2时，c(H＋) ＝c(HA－)+c(A2－) +C(OH-)
5. 磷酸（H3PO4）在水溶液中各种存在形式物质的量分数
δ随pH的变化曲线如下图：
①从图中推断NaH2PO4溶液呈 性(填“酸”、“碱”或“中”)，这说明 。
②在Na3PO4溶液中，c(Na+)/c(PO43—) 3（填“>”“=”“<”）；向该溶液中滴入几滴浓KOH溶液后，c(Na+)/c(PO43-)的值减小，原因是 。
③羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是一种重要的生物无机材料，有关反应为：
5Ca(OH)2＋3H3PO4＝Ca5(PO4)3OH＋9H2O。下图是生产羟基磷灰石时得到的实验曲线，请计算磷酸的初始浓度为0.70mmol/L，pH=10.0条件下，反应前10min内磷酸的沉淀速率 。
II. 在某温度下，把1.0mol NH3溶于水中配成1L溶液，测得溶液中OH－浓度和时间
的图像如下：
①求该温度时，氨水的电离平衡常数K为多少？
②在t1时刻时再加入H2O配成2L溶液，在t2时刻时重新达到平衡，请在坐标系中画出t1 ～t2时间内OH－浓度随时间变化的曲线。
③将a mol/L的盐酸和b mol/L氨水等体积混合，所得溶液呈中性（忽略混合前后溶液体积的变化），则混合后溶液中：c(NH3·H2O)＝ 。（用含有a、b的式子表示）
6. (1)一定温度下,草酸(H2C2O4)在水溶液中存在形式的分布与pH的关系如图1所示,写出pH从3升至5的过程中发生反应的离子方程式: 。
该温度时草酸的一级电离常数Ka1= 。(已知lg 5.0≈0.7)
图1
(2)常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 KOH溶液,所得滴定曲线如图2所示。
图2
①B点对应的溶液中存在的平衡有:H2OH++OH-、 和
。
②C点对应的溶液中的溶质是 (填化学式)。
③D点对应的溶液中粒子浓度关系正确的是 (填字母)。
A.c(OH-)=c(HC2)+2c(H2C2O4)+c(H+)
B.c(C2)+c(HC2)+c(OH-)=c(K+)+c(H+)
C.c(K+)=c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)
D.c(K+)>c(C2)>c(OH-)>c(HC2)>c(H+)
7. Ⅰ.已知:H2A的A2-可表示S2-、S、S、Si或C等离子。
(1)常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L-1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如图(其中Ⅰ代表H2A,Ⅱ代表HA-,Ⅲ代表A2-)。请根据图示填空:
①当V(NaOH)=20 mL时,溶液中离子浓度大小关系: 。
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后,其溶液中水的电离程度比纯水 (填“大”“小”或“相等”),欲使NaHA溶液呈中性,可以向其中加入 。
(2)若H2A为硫酸:t ℃时,有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性,则该温度下水的离子积常数KW= 。
Ⅱ.已知:在25 ℃时 H2OH++OH- KW=10-14
CH3COOHH++CH3COO- Ka=1.8×10-5
(3)醋酸钠水解的平衡常数Kh的表达式为 ,具体数值= ,当升高温度时,Kh将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)0.5 mol·L-1醋酸钠溶液pH为m,其水解的程度(已水解的醋酸钠与原有醋酸钠的比值)为a;1 mol·L-1醋酸钠溶液pH为n,水解的程度为b,则m (填“大于”“小于”或“等于”,下同)n,a b。
Ⅲ.(5)25 ℃时,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1盐酸等体积混合,反应后溶液恰好显中性,则a (填“大于”“小于”或“等于”)b。用a、b表示NH3·H2O的电离平衡常数为 。
《电解质溶液的“三守恒”原理及在离子浓度比较和图像题中的应用》
参考答案
【例题1】D
【练习1】A
【例题2】D
【练习2】D
【例题3】【答案】A项，pKa1＝1.85，则Ka1＝10－1.85，H2SO3的一级电离平衡常数表达式为：Ka1＝c(H＋)·c(HSO )/c(H2SO3)＝10－1.85，由图知，a点处pH＝1.85，c(H＋) ＝10－1.85，代入Ka1中，得c(HSO )＝c(H2SO3)，由物料守恒得，c(H2SO3)＋c(HSO )＋c(SO)＝ 2c(H2SO3) ＋c(SO)<0.1 mol·L－1(因为溶液的总体积变大，则溶液的浓度变小)，错误；B项，b处刚好生成NaHSO3，其质子守恒方程式为：c(H2SO3)＋c(H＋)＝c(SO)＋c(OH－)，正确；C项，pKa2＝7.19，则Ka2＝10－7.19，H2SO3的二级电离平衡常数表达式为：Ka2＝c(H＋)·c(SO)/c(HSO) ＝10－7.19，由图知，c点处pH＝7.19，c(H＋)＝10－7.19，代入Ka2中，得c(HSO )＝c(SO) ①，由电荷守恒方程式有，c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(HSO )＋c(OH－)②，合并①②，得c(Na＋)＋c(H＋)＝3c(HSO)＋ c(OH－)，c处显碱性，c(OH－)>c(H＋)，则c(Na＋)>3c(HSO)，错误；D项，d处刚好生成Na2SO3，溶液中c(Na＋)>c(SO)，SO水解生成HSO ，其量较小，则有c(Na＋)＞c(SO)＞c(HSO )，错误。【答案】B
【练习3】
【考点训练题】1.A
2. B【解析】A项，在曲线上①点时混合溶液为等物质的量浓度的CH3COONa和CH3COOH溶液，根据物料守恒：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝2c(Na＋)，错误；B项，曲线上①、②、③点溶液中均存在电荷守恒：
c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，正确；C项，③点时，NaOH与CH3COOH恰好完全反应，溶液呈碱性，则存在：
c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)，错误；D项，滴定过程中，溶液中均存在离子：CH3COO－、Na＋、H＋、OH－，根据溶液电中性原则知，错误。
3. 【答案】B【解析】 向20 mL 0.2 mol·L-1的H2SO3溶液中滴加0.2 mol·L-1NaOH溶液,滴加前,溶液中H2SO3的浓度最大,随着NaOH的加入,H2SO3的浓度减小,c(HS)逐渐增大,则Ⅰ代表H2SO3的浓度,Ⅱ代表HS的浓度,当加入NaOH的体积为20 mL时,c(HS)达到最大值,继续滴加NaOH,c(HS)减小,c(S)增大,所以Ⅲ代表S的浓度。A项,由以上分析可知,Ⅰ代表H2SO3的浓度,故A错误;B项,随着NaOH的加入,溶液中酸电离的氢离子逐渐减少,水的电离程度逐渐增大,所以水的电离程度大小:a c(S),溶液中离子浓度的大小关系为c(Na+)>c(HS)>c(H+)> c(S)>c(OH-),故C错误;D项,c点pH=6.5,则溶液中c(H+)=10-6.5 mol·L-1,已知c(S)=c(HS),则Ka2==10-6.5,故D错误。
4.D【考点】 电离平衡与溶液的pH专题
【解析】 A．由图象可知pH=1.2时，H2A与HA—的曲线相交，则c（H2A）=c（HA—），故A正确； B．pH=4.2时，c（H+）=10—4.2mol/L，c（HA—）=c（A2—），K2（H2A）=c(A2—) ·c(H+) /c(HA—) ==10—4.2，则lg[K2（H2A）]=﹣4.2，故B正确； C．由图象可知，PH=2.7时，c（H2A）=c（A2—），由纵坐标数据可知c(HA—)＞c(H2A) =c(A2—)，故C正确；
D．pH=4.2时，有电荷守恒关系式; c(H＋) ＝c(HA－)+2c(A2－) +C(OH-)，故D错误．
5. I. ①酸 ； H2PO4-在溶液中的电离程度大于水解程度。
② > ， KOH抑制了PO43-的水解（1分）；③0.056mmol·/(L·min)
II. ①4.00×10-4
②如图 ③ mol/L
6. 1)HC2+OH-C2+H2O 5.0×10-2[来源:学科网]
(2)①HC2H++C2 HC2+H2OH2C2O4+OH- ②KHC2O4、K2C2O4 ③AD
解析 (1)根据图1可知,pH从3升至5的过程中,HC2减少,C2增多,所以发生的反应为HC2+OH-C2+H2O。由H2C2O4H++HC2知Ka1=,A
点时,c(HC2)=c(H2C2O4),pH=1.3,则Ka1=c(H+)=10-1.3=100.7×10-2≈5.0×10-2。
(2)①B点对应的生成物是KHC2O4,既能水解也能电离。②加入KOH溶液10 mL时(B点)生成KHC2O4,加入KOH溶液20 mL时(D点)生成K2C2O4,C点对应的产物是KHC2O4和K2C2O4的混合物。③D点对应的生成物是K2C2O4,此时溶液显碱性。溶液中电荷守恒关系式是2c(C2)+c(HC2)+c(OH-)=c(K+)+c(H+),B错误;物料守恒关系式是c(K+)=2[c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)],C错误;质子守恒关系式是c(OH-)=c(HC2)+2c(H2C2O4)+c(H+),A正确;离子浓度大小关系是c(K+)>c(C2)>c(OH-)>c(HC2)>c(H+),D正确。
7. Ⅰ.(1)①c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-) ②小 碱
(2)10-13
Ⅱ.(3)Kh= 5.6×10-10 增大
(4)小于 大于
Ⅲ.(5)大于 mol·L-1
【解析】Ⅰ.(1)混合溶液为NaHA,由图像可知c(H2A)
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