2019届一轮复习人教版盐类的水解学案(1)
第3讲 盐类的水解
【2019·备考】
最新考纲:1.了解盐类水解的原理及其一般规律。2.了解影响盐类水解程度的主要因素。3.掌握水解离子方程式的书写。4.了解盐类水解的应用。
考点一 盐类的水解及其规律
(频数:★★★ 难度:★★☆)
1.定义
在溶液中盐电离出来的离子跟水电离产生的H+或OH-结合生成弱电解质的反应。
2.实质
→c(H+)≠c(OH-)→溶液呈碱性或酸性
3.特点
4.规律
有弱才水解,越弱越水解,谁强显谁性,同强显中性。
盐的
类型
实 例
是否
水解
水解的
离子
溶液的
酸碱性
溶液的
pH
强酸
强碱盐
NaCl、KNO3
否
中性
pH=7
强酸
弱碱盐
NH4Cl、
Cu(NO3)2
是
NH、Cu2+
酸性
pH<7
弱酸
强碱盐
CH3COONa、
Na2CO3
是
CH3COO-、
CO
碱性
pH>7
5.水解方程式的书写
(1)一般要求
如NH4Cl的水解离子方程式为
NH+H2ONH3·H2O+H+。
(2)三种类型的盐水解方程式的书写。
①多元弱酸盐水解:分步进行,以第一步为主,一般只写第一步水解方程式。
如Na2CO3的水解离子方程式为
CO+H2OHCO+OH-。
②多元弱碱盐水解:水解离子方程式一步写完。
如FeCl3的水解离子方程式为
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+。
③阴、阳离子相互促进的水解:水解程度较大,书写时要用“===”、“↑”、“↓”等。
如Na2S溶液与AlCl3溶液混合反应的水解离子方程式为2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑。
1.(RJ选修4·P521改编)现有浓度为0.1 mol·L-1的五种电解质溶液①Na2CO3 ②NaHCO3 ③NaAlO2
④CH3COONa ⑤NaOH
这五种溶液的pH由小到大的顺序是( )
A.⑤③①②④ B.①④②③⑤
C.④②①③⑤ D.②④①③⑤
答案 C
2.教材知识实验探究
(1)现有0.1 mol·L-1的纯碱溶液,用pH试纸测定溶液的pH,其正确的操作是______________________________________________________________。
你认为该溶液pH的范围一定介于________之间。
(2)为探究纯碱溶液呈碱性是由CO引起的,请你设计一个简单的实验方案:________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)为探究盐类水解是一个吸热过程,请用Na2CO3溶液和其他必要试剂,设计一个简单的实验方案:______________________________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)把一小块pH试纸放在洁净干燥的表面皿(或玻璃片)上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部,试纸变色后,与标准比色卡比较来确定溶液的pH 7~13
(2)向纯碱溶液中滴入酚酞溶液,溶液显红色;若再向该溶液中滴入过量氯化钙溶液,产生白色沉淀,且溶液的红色褪去。则可以说明纯碱溶液呈碱性是由CO引起的
(3)取Na2CO3溶液,滴加酚酞溶液呈红色,然后分成两份,加热其中一份,若红色变深,则盐类水解吸热
3.(溯源题)判断下列说法是否正确
(1)取20.00 mL盐酸的方法:在50 mL酸式滴定管中装入盐酸,调整初始读为30.00 mL后,将剩余盐酸放入锥形瓶( )
(2017·课标全国Ⅲ,9A改编)
(2)向盐酸中加入氨水至中性,溶液中>1( )
(2016·课标全国Ⅲ,13C)
(3)0.1 mol/L CH3COONa溶液pH>7,证明乙酸是弱酸( )
(2016·上海化学,6B)
(4)饱和NaClO溶液pH约为11:ClO-+H2OHClO+OH-( )
(2015·北京理综,11B改编)
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√
题组一 水解过程分析及水解方程式书写判断
1.下列离子方程式表示的是盐类的水解且正确的是( )
A.HS-+H2OH3O++S2-
B.HS-+H+===H2S
C.CO+H2OH2CO3+2OH-
D.Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
解析 A项,一个H3O+相当于一个H+和一个H2O,是HS-的电离方程式,错误;B项,为HS-与H+反应的离子方程式,错误;C项,多元弱酸阴离子的水解是分步完成的,故书写时要分步书写,一般只写第一步水解方程式,即CO+H2OHCO+OH-,错误。
答案 D
2.在盐类发生水解的过程中,正确的说法是( )
A.盐的电离平衡被破坏
B.水的电离程度逐渐增大
C.溶液的pH发生了较大改变
D.水解后溶液一定呈酸性或碱性
解析 盐类水解是盐电离出的某些离子结合水所电离出的H+或OH-,破坏了水的电离平衡,促进了水的电离,A错误,B正确;但水解程度是微弱的,故pH改变不大,C错误;醋酸铵中CH3COO-与NH水解程度相同,水解后,溶液仍呈中性,D错误。
答案 B
【练后归纳】
①判断盐溶液的酸碱性,需先判断盐的类型,因此需熟练记忆常见的强酸、强碱和弱酸、弱碱。
②盐溶液呈中性,无法判断该盐是否水解。例如:NaCl溶液呈中性,是因为NaCl是强酸强碱盐,不水解。又如CH3COONH4溶液呈中性,是因为CH3COO-和NH的水解程度相同,即水解过程中H+和OH-消耗量相等,所以CH3COONH4水解仍呈中性。
题组二 水解规律及应用
3.(2017·湖北大冶一中月考)常温下,相同物质的量浓度的下列物质的溶液,按pH减小的顺序排列的是( )
A.NaHSO4 CH3COONa NH4Cl NaNO3
B.NaNO3 CH3COONa NaHSO4 NH4Cl
C.NaNO3 CH3COONa NH4Cl NaHSO4
D.CH3COONa NaNO3 NH4Cl NaHSO4
解析 A选项中,醋酸钠显碱性,而硫酸氢钠与氯化铵均显酸性,A错误;B、C选项中,醋酸钠显碱性,而硝酸钠显中性,B、C错误;D选项,醋酸钠显碱性,硝酸钠显中性,氯化铵显酸性,硫酸氢钠显酸性,且硫酸氢钠相当于一元强酸,酸性较强,D正确。
答案 D
4.25 ℃时,浓度均为0.1 mol·L-1的溶液,其pH如下表所示。有关说法正确的是( )
序号
①
②
③
④
溶液
NaCl
CH3COONH4
NaF
NaHCO3
pH
7.0
7.0
8.1
8.4
A.酸性强弱:H2CO3>HF
B.①和②中溶质均未水解
C.离子的总浓度:①>③
D.④中:c(HCO)+2c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
解析 相同浓度时,pH:NaHCO3>NaF则水解程度:HCO>F-,根据“越弱越水解”知,酸性:H2CO3
③,C项正确;根据物料守恒知,④中:c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1,D项错误。
答案 C
【练后归纳】
盐类水解的规律及拓展应用
1.“谁弱谁水解,越弱越水解”。如酸性:HCNCH3COONa。
2.强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液显酸性。如NaHSO4在水溶液中:NaHSO4===Na++H++SO。
3.弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。
(1)若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性。如NaHCO3溶液中:
HCOH++CO(次要),HCO+H2OH2CO3+OH-(主要)。
(2)若电离程度大于水解程度,溶液显酸性。如NaHSO3溶液中:HSOH++SO(主要),HSO+H2OH2SO3+OH-(次要)。
4.相同条件下的水解程度:正盐>相应酸式盐,如CO>HCO。
5.相互促进水解的盐>单独水解的盐>水解相互抑制的盐。如NH的水解:(NH4)2CO3>(NH4)2SO4>(NH4)2Fe(SO4)2。
拓展
同浓度的Na2CO3溶液、NaHCO3溶液
①Na2CO3溶液中c(CO)>c(HCO)
②NaHCO3溶液中c(CO)H2CO3相同浓度的Na2CO3、CH3COONa溶液的pH大小关系为pH(Na2CO3)>pH(CH3COONa)。
2.外因
(1)温度、浓度
条件
移动方向
水解程度
水解产生的
离子浓度
升高温度
右移
增大
增大
浓度
增大
右移
减小
增大
减小(稀释)
右移
增大
减小
(2)外加物质:外加物质对水解反应的影响取决于该物质的性质。
①外加酸碱
外加物质
水解程度的影响
弱酸阴离子
弱碱阳离子
酸
增大
减小
碱
减小
增大
②加能水解的盐
例如:
以FeCl3水解为例[Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+],填写外界条件对水解平衡的影响。
条件
移动方向
H+数
pH
现象
升温
向右
增多
减小
颜色变深
通HCl
向左
增多
减小
颜色变浅
加H2O
向右
增多
增大
颜色变浅
加NaHCO3
向右
减小
增大
生成红褐色沉淀,放出气体
1.(RJ选修4·P57“思考与交流”改编)将浓度为0.1 mol·L-1Na2CO3溶液加水稀释,下列结论错误的是( )
A.水解平衡正向移动
B.各微粒浓度均变小(除H2O外)
C.溶液中离子数目增多
D.比值增大
答案 B
2.教材知识实验拓展探究
下图所示三个烧瓶中分别装入含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液,并分别放置在盛有水的烧杯中,然后向烧杯①中加入生石灰,向烧杯③中加入NH4NO3晶体,烧杯②中不加任何物质。
(1)含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液显浅红色
的原因为___________________________________________________
(用离子方程式和必要文字解释)。
(2)实验过程中发现烧瓶①中溶液红色变深,烧瓶③中溶液红色变浅,则下列叙述正确的是________(填字母序号)。
A.水解反应为放热反应
B.水解反应为吸热反应
C.NH4NO3溶于水时放出热量
D.NH4NO3溶于水时吸收热量
答案 (1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使溶液显碱性 (2)BD
3.(溯源题)[2015·天津理综,10(3)]FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2OFe(OH)2++H+K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)+H+K2
Fe(OH)+H2OFe(OH)3+H+K3
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为:
xFe3++yH2OFex(OH)+yH+
(1)欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)________。
a.降温 B.加水稀释
c.加入NH4Cl D.加入NaHCO3
(2)室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是________________。
答案 (1)bd (2)调节溶液的pH
探源:本题源于RJ选修4 P57“科学探究”,对盐类水解反应的影响因素进行了考查。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)加热0.1 mol·L-1Na2CO3溶液,CO的水解程度和溶液的pH均增大( )
(2)在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<7( )
(3)在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)( )
(4)水解平衡右移,盐的离子的水解程度一定增大( )
(5)NaHCO3和NaHSO4都能促进水的电离( )
(6)Na2CO3溶液加水稀释,促进水的电离,溶液的碱性增强( )
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2.常温下,Na2CO3溶液中存在平衡:CO+H2OHCO+OH-
,下列有关该溶液的说法正确的是( )
A.离子浓度:c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(H+)
B.升高温度,平衡向逆反应方向移动
C.加入CaCl2浓溶液,溶液的pH增大
D.加入NaOH固体,溶液的pH减小
解析 碳酸钠是强碱弱酸盐,在水溶液中CO水解使溶液显碱性,则离子浓度:c(Na+)>c(CO)>c(OH-)>c(H+),A正确;水解为吸热过程,升高温度,水解平衡向正反应方向移动,B错误;滴入CaCl2浓溶液,水解平衡逆向移动,溶液的pH减小,C错误;加入NaOH固体,溶液碱性增强,pH增大,D错误。
答案 A
3.室温下,将0.05 mol Na2CO3固体溶于水配成100 mL溶液,向溶液中加入下列物质,有关结论正确的是( )
选项
加入的物质
结论
A
5 mL 1 mol·L-1 H2SO4
反应结束后,c(Na+)=c(SO)
B
0.05 mol CaO
溶液中增大
C
50 mL H2O
由水电离出的c(H+)·c(OH-)不变
D
0.1 mol NaHSO4固体
反应完全后,溶液pH减小,c(Na+)不变
解析 A项,反应结束后c(Na+)=2c(SO)。B项,加入0.05 mol CaO后,会生成Ca(OH)2,Ca(OH)2与Na2CO3反应生成CaCO3沉淀和NaOH,溶液中c(OH-)增大,CO水解产生的HCO减少,故溶液中增大。C项,加入水后,c(Na2CO3)减小,CO水解产生的c(OH-)减小,溶液中的OH-来源于水的电离,因水电离产生的c(OH-)=c(H+),故由水电离出的c(H+)·c(OH-)减小。D项,加入0.1 mol NaHSO4固体,溶液体积变化不大,但n(Na+)变为原来的2倍,故c(Na+)增大。
答案 B
【练后归纳】
盐类水解平衡移动方向的判断要点
1.遵循化学平衡规律:从温度、浓度方面去考虑便能作出正确判断,如在CH3COONa的溶液中,加入少量冰醋酸。正确的结论是:体系中c(CH3COOH)增大,抑制了CH3COO-水解,会使平衡CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-左移。
2.借助水解常数(Kh)判断:水解平衡常数(Kh)只受温度的影响,它与Ka(或Kb)、Kw的定量关系为Ka·Kh=Kw或Kb·Kh=Kw。
拓展
25 ℃时,H2SO3HSO+H+的电离常数Ka=1×10-2mol·L-1,则该温度下NaHSO3水解反应的平衡常数Kh=1×10-12mol·L-1,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,则溶液中将增大(填“增大”、“减小”或“不变”)。
考点三 盐类水解的应用
(频数:★☆☆ 难度:★★☆)
1.熟记盐类水解的重要应用
应用
举例
判断溶液的
酸碱性
FeCl3溶液显酸性,原因是(用方程式表示)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
判断酸性
强弱
NaX、NaY、NaZ三种盐pH分别为8、9、10,则酸性HX>HY>HZ
配制或贮存
易水解的盐
溶液
配制CuSO4溶液时,加入少量H2SO4,防止Cu2+水解;配制FeCl3溶液,加入少量盐酸;贮存Na2CO3溶液、Na2SiO3溶液不能用磨口玻璃塞
胶体的制取
制取Fe(OH)3胶体的离子方程式:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
泡沫灭火器
成分为NaHCO3与Al2(SO4)3溶液,发生的反应为Al3+
原理
+3HCO===Al(OH)3↓+3CO2↑
作净水剂
明矾可作净水剂,原理为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+
化肥的使用
铵态氮肥与草木灰不得混用
除锈剂
NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属时的除锈剂
2.盐溶液蒸干时所得产物的判断
(1)盐溶液水解生成难挥发性酸和酸根阴离子易水解的强碱盐,蒸干后一般得原物质,如CuSO4(aq)蒸干得CuSO4(s);Na2CO3(aq)蒸干得Na2CO3(s)。
(2)盐溶液水解生成易挥发性酸时,蒸干灼烧后一般得到对应的氧化物,如AlCl3(aq)蒸干得Al(OH)3,灼烧得Al2O3。
(3)考虑盐受热时是否分解。Ca(HCO3)2、NaHCO3、KMnO4、NH4Cl固体受热易分解,因此蒸干灼烧后分别为Ca(HCO3)2―→CaCO3(CaO);NaHCO3―→Na2CO3;KMnO4―→K2MnO4和MnO2;NH4Cl―→NH3↑+HCl↑。
(4)还原性盐在蒸干时会被O2氧化。如Na2SO3(aq)蒸干得Na2SO4(s)。
(5)弱酸的铵盐蒸干后无固体。如NH4HCO3、(NH4)2CO3。
3.熟记下列因相互促进水解不能大量共存的离子组合
(1)Al3+与HCO、CO、AlO、SiO、HS-、S2-、ClO-。
(2)Fe3+与HCO、CO、AlO、SiO、ClO-。
(3)NH与SiO、AlO。
①NH与CH3COO-、HCO虽能发生相互促进水解反应,但能大量共存。
②Fe3+在中性条件下已完全水解。
1.教材基础知识应用
(1)配制FeSO4溶液要加入铁粉,配制SnCl2溶液要加入盐酸,二者原理是否相同?为什么?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
(2)怎样除去MgCl2溶液中的Fe3+,其原理是什么?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
__________________________________________________________________
答案 (1)不相同,加入Fe粉是为了防止Fe2+被氧化,加入盐酸是为了防止Sn2+水解。
(2)MgCl2溶液中混有少量的Fe3+杂质时,可加入Mg、MgO、Mg(OH)2或MgCO3而除去Fe3+。其原理是Fe3+的水解程度比Mg2+的水解程度大,加入这些物质,导致Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+平衡右移,生成Fe(OH)3沉淀除去。
2.教材基础知识实验探究
一种常用的泡沫灭火器构造如图。内筒a是玻璃瓶,外筒b是钢瓶,平时泡沫灭火器内筒外筒盛有液态试剂,当遇火警时,将灭火器取下倒置,内外筒液体试剂立即混合产生大量CO2泡沫灭火。从液态试剂在灭火器中长久放置和快速灭火两个角度分析,则a中盛________,b中盛________。
答案 Al2(SO4)3溶液 饱和NaHCO3溶液
3.(溯源题)(福建理综)稀土元素是宝贵的战略资源,我国的蕴藏量居世界首位。
铈(Ce)是地壳中含量最高的稀土元素。在加热条件下CeCl3易发生水解,无水CeCl3可用加热CeCl3·6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备。其中,NH4Cl的作用是____________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案 分解出氯化氢气体,抑制CeCl3水解(或其他合理答案)
1.[利用水解原理解释用途或现象]
下列有关问题与盐的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属时的除锈剂
②NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂
③草木灰与铵态氮肥不能混合施用 ④实验室中盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞 ⑤加热蒸干CuCl2溶液得到Cu(OH)2固体 ⑥要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+,可先通入氧化剂Cl2,再调节溶液的pH
A.①②③ B.②③④
C.①④⑤ D.①②③④⑤
解析 ①NH4Cl和ZnCl2均为强酸弱碱盐,溶液中NH与Zn2+均发生水解反应,溶液显酸性,可以除去金属表面的锈;②HCO与Al3+发生相互促进的水解反应,产生CO2,可作灭火剂;③草木灰的主要成分为K2CO3,水解显碱性,而铵态氮肥水解显酸性,因而二者不能混合施用;④Na2CO3溶液水解显碱性,而磨口玻璃塞中的二氧化硅会与碱反应生成Na2SiO3,将瓶塞与瓶口黏合在一起,因此实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶应用橡胶塞;⑤CuCl2溶液中存在水解平衡:CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl,加热时,HCl挥发使平衡不断右移,最终得到Cu(OH)2固体;⑥Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+,且没有引入杂质,与盐的水解无关。
答案 D
2.[与水解有关的离子共存问题]
下列指定溶液中一定能大量共存的离子组是( )
A.pH=1的溶液中:NH、Na+、Fe3+、SO
B.含有大量AlO的溶液中:Na+、K+、HCO、NO
C.中性溶液中:K+、Al3+、Cl-、SO
D.Na2S溶液中:SO、K+、Cu2+、Cl-
解析 A项,酸性条件下,H+抑制NH、Fe3+的水解,能大量共存;B项,AlO+HCO+H2O===Al(OH)3↓+CO,不能大量共存;C项,Al3+水解呈酸性,因而在中性溶液中不存在;D项,Cu2++S2-===CuS↓,不能大量共存。
答案 A
3.[盐溶液蒸干问题]
下列物质的水溶液在空气中小心加热蒸干至质量不再减少为止,能得到较纯净的原溶质的是( )
①CuSO4 ②FeSO4 ③K2CO3 ④Ca(HCO3)2
⑤NH4HCO3 ⑥KMnO4 ⑦FeCl3
A.全部都可以 B.仅①②③
C.仅①③⑥ D.仅①③
解析 FeSO4溶液加热过程中生成Fe(OH)2和H2SO4,又由于Fe(OH)2会被氧化生成Fe(OH)3,故蒸干后得到Fe2(SO4)3和Fe(OH)3的混合物;Ca(HCO3)2受热会分解生成CaCO3;NH4HCO3受热分解;KMnO4受热分解生成K2MnO4和MnO2;FeCl3受热促进水解生成Fe(OH)3和盐酸,而盐酸挥发进一步促进其水解,最终水解彻底,受热分解得到的固体物质是Fe2O3。
答案 D
4.[与盐类水解有关的利用设计]
下列根据反应原理设计的应用,不正确的是( )
A.CO+H2OHCO+OH- 热的纯碱溶液清洗油污
B.Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ 明矾净水
C.TiCl4+(x+2)H2O(过量)TiO2·xH2O↓+4HCl 制备TiO2·xH2O
D.SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HCl 配制氯化亚锡溶液时加入氢氧化钠
解析 热的纯碱溶液碱性增强、去污能力增强;Al3+水解生成Al(OH)3胶体,吸附水中的悬浮物,具有净水作用;TiCl4与H2O作用水解可以制得纳米材料TiO2·xH2O,A、B、C项正确;SnCl2易水解,配制SnCl2溶液时若加入NaOH溶液,会促进SnCl2水解而生成Sn(OH)Cl或Sn(OH)2沉淀,所以配制SnCl2溶液应将SnCl2固体溶于浓盐酸中,再稀释至所需浓度。
答案 D
5.[水解原理在除杂、配制过程中的应用]
下表是Fe2+、Fe3+、Zn2+被OH-完全沉淀时溶液的pH。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质,为制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是( )
金属离子
Fe2+
Fe3+
Zn2+
完全沉淀时的pH
7.7
4.5
6.5
A.H2O2、ZnO B.氨水
C.KMnO4、ZnCO3 D.NaOH溶液
解析 要使Fe2+和Fe3+全部除去,由题给信息可知,需将Fe2+全部氧化成Fe3+,再调节溶液pH范围为4.5≤pH<6.5,即可将Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,且保证Zn2+不沉淀。氧化Fe2+时不能引入新的杂质,只能用H2O2,调pH时也不能引入新的杂质,用ZnO能促进Fe3+的水解。本题选A。
答案 A
[试题分析]
(2017·课标全国Ⅰ,13)常温下将NaOH溶液滴加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N表示pH与lg的变化关系
C.NaHX溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
解题思路:
我的答案:
考查意图:
本题以氢氧化钠滴加二元弱酸己二酸为题材,围绕反应过程中pH与离子浓度变化的关系而设计。从知识层面上考查考生对弱电解质的电离平衡常数的计算、酸式盐电离与水解程度的比较、离子浓度大小关系以及微粒浓度的变化与酸碱性关系等相关知识的掌握情况。从能力层面上考查考生对酸碱滴定知识的迁移能力,读图和从图中获取、使用信息的能力,以及分析问题与解决问题的能力。水溶液中的离子平衡是中学化学的基本内容之一,本题综合程度较高,难度较大,本题抽样统计难度系数为0.39,区分度为0.45。
解题思路:横坐标取0时,曲线M对应pH约为5.4,曲线N对应pH约为4.4,因为是NaOH滴定H2X溶液,所以在酸性较强的溶液中会存在c(HX-)=c(H2X),所以曲线N表示pH与lg的变化关系,B项正确;=1时,即lg=0,pH=5.4,c(H+)=1×10-5.4 mol·L-1,Ka2=≈1×10-5.4,A正确;NaHX溶液中,c(HX-)>c(X2-),即<1,lg<0,此时溶液呈酸性,C正确;D项,当溶液呈中性时,由曲线M可知lg>0,>1,即c(X2-)>c(HX-),错误。
正确答案:D
[真题演练]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释( )
(2016·课标全国Ⅰ,10D)
(2)0.1 mol/L Na2CO3溶液加热后,溶液的pH减少( )
(2016·江苏化学,7B)
(3)泡沫灭火器灭火利用了Al2(SO4)3和小苏打反应( )
(2016·课标全国Ⅲ,7A)
(4)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈( )
(2015·天津理综,1B)
(5)将FeCl3固体溶于适量蒸馏水来配制FeCl3溶液( )
(2015·福建理综,8B)
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2.(2014·新课标全国卷Ⅱ,11)一定温度下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是( )
A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5 mol·L-1
B.pH=a的氨水溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1
C.pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液任意比例混合:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)
D.pH相同的①CH3COONa ②NaHCO3 ③NaClO三种溶液的c(Na+):①>②>③
解析 A项,根据电荷守恒及溶液的pH有c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)=1×10-5 mol·L-1,错误;B项,NH3·H2O为弱碱,稀释时NH3·H2O能继续电离出OH-,故a应小于b+1,错误;C项,根据电荷守恒,应该有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),错误;D项,由于酸性:CH3COOH>H2CO3>HClO,根据越弱越水解的原则,其对应盐的水解程度:CH3COONaNaHCO3>NaClO,则三种溶液的c(Na+):①>②>③,正确。
答案 D
3.(2015·天津高考节选)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题:
(1)FeCl3净水的原理是__________________________________________。
(2)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2OFe(OH)2++H+K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)+H+K2
Fe(OH)+H2OFe(OH)3+H+K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是________________。
(3)天津某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L-1)表示]的最佳范围约为________mg·L-1。
解析 (1)Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质,所以可起到净水的作用。(2)Fe3+分三步水解,水解程度越来越小,所以对应的平衡常数也越来越小,有K1>K2>K3;(3)由图像可知,聚合氯化铁的浓度在18~20 mg·L-1时,去除污水中浑浊物及还原性物质的效率最高。
答案 (1)Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 (2)K1>K2>K3 (3)18~20
一、选择题
1.0.1 mol·L-1AlCl3溶液,温度从20 ℃升高到50 ℃,浓度增幅最大的离子是( )
A.Cl- B.Al3+
C.H+ D.OH-
解析 升高温度,有利于Al3+水解,溶液的酸性增强,c(H+)增大。
答案 C
2.常温时,某溶液中由水电离出的H+和OH-的物质的量浓度的乘积为1×10-10,则该溶液可能是( )
A.H2SO4 B.CH3COOH
C.NH4Cl D.KOH
解析 由题意求得水电离出的c(H+)=c(OH-)=1×10-5 mol·L-1>1×10-7 mol·L-1,说明所加试剂促进了水的电离;酸和碱抑制水的电离,而能水解的盐促进水的电离。
答案 C
3.在呈浅绿色的Fe(NO3)2溶液中,存在如下平衡:Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,向该溶液中逐滴加入盐酸,下列说法正确的是( )
A.平衡向左移动,溶液中c(Fe2+)增大
B.平衡向右移动,Fe2+水解程度增大
C.溶液颜色由浅绿色变成黄色
D.溶液被稀释,颜色变浅
解析 Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸后发生反应:3Fe2++NO+4H+===3Fe3+
+NO↑+2H2O,溶液颜色由浅绿色变成黄色,C项正确。
答案 C
4.室温下0.1 mol/L的NH4CN溶液的pH等于9.32,据此,在室温下,下列说法错误的是( )
A.上述溶液能使甲基橙试剂变黄色
B.室温下,NH3·H2O是比HCN更弱的电解质
C.上述溶液中CN-的水解程度大于NH的水解程度
D.室温下,0.1 mol/L NaCN溶液中,CN-的水解程度小于上述溶液中CN-的水解程度
解析 pH>4.4时甲基橙显黄色,故A正确;由于CN-的水解程度大于NH的水解程度,所以NH3·H2O是比HCN更强的电解质,故B错误,C正确;CN-、NH相互促进水解,所以0.1 mol/L NaCN溶液中,CN-的水解程度小于同浓度下NH4CN溶液中CN-的水解程度,故D正确。
答案 B
5.用一价离子组成的四种盐溶液:AC、BD、AD、BC,其物质的量浓度均为1 mol·L-1。在室温下前两种溶液的pH=7,第三种溶液的pH>7,最后一种溶液pH<7,则正确的是( )
A
B
C
D
碱性
AOH>BOH
AOH<BOH
AOH>BOH
AOH<BOH
酸性
HC>HD
HC>HD
HC<HD
HC<HD
解析 根据AD溶液pH>7,D-一定水解;根据BC溶液pH<7,B+一定水解;根据BD溶液pH=7,B+、D-的水解程度相同;A+、C-均不水解,或水解程度比B+、D-弱,所以碱性:AOH>BOH,酸性:HC>HD。
答案 A
6.下列说法不正确的是( )
A.明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作净水剂
B.水解反应NH+H2ONH3·H2O+H+达到平衡后,升高温度平衡逆向移动
C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D.盐类水解反应的逆反应是中和反应
解析 明矾溶液中铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附悬浮杂质的作用,可以作净水剂,故A正确;水解反应是吸热反应,水解反应NH+H2ONH3·H2O+H+达到平衡后,升温平衡正向移动,故B错误;AlCl3、FeCl3、CuCl2溶液中金属阳离子均水解,水解产物中都有氯化氢,加热氯化氢挥发得到金属的氢氧化物沉淀,制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将其溶液直接蒸干的方法,故C正确;盐类水解是中和反应的逆反应,故D正确。
答案 B
7.生活中处处有化学,下列有关说法正确的是( )
A.天然弱碱性水呈碱性的原因是其中含有较多的Mg2+、Ca2+等离子
B.焊接时用NH4Cl溶液除锈与盐类水解无关
C.生活中用电解食盐水的方法制取消毒液,运用了盐类的水解原理
D.在滴有酚酞的Na2CO3溶液中慢慢滴入BaCl2溶液,溶液的红色逐渐褪去
解析 A项,天然硬水是碱性是因为HCO发生水解,错误;B项,NH4Cl是强酸弱碱盐,水解显酸性,因此能溶解铁锈,错误;C项,惰性电极电解食盐水生成物是H2、Cl2、NaOH,Cl2与NaOH溶液反应可以制备漂白液,与水解无关,错误;D项,Na2CO3溶液中存在水解平衡CO+H2OHCO+OH-,加入BaCl2溶液后生成BaCO3沉淀,c(CO)降低,溶液的碱性减弱,所以红色逐渐褪去,正确。
答案 D
8.在一定条件下,Na2S溶液中存在水解平衡:S2-+H2OHS-+OH-。下列说法正确的是( )
A.稀释溶液,水解平衡常数增大
B.通入H2S,HS-浓度增大
C.升高温度,c(HS-)/c(S2-)减小
D.加入NaOH固体,溶液pH减小
解析
平衡常数只受温度的影响,温度不变,平衡常数不变,加水稀释,温度不变,平衡常数不变,A错误;通入H2S消耗OH-,减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,HS-浓度增大,B正确;盐类水解是吸热反应,升高温度促进水解,c(HS-)/c(S2-)增大,C错误;加入NaOH,c(OH-)增大,pH增大,D错误。
答案 B
9.(2017·哈尔滨六中期末)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/L NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCO)>c(CO)>c(H2CO3)
B.在0.1 mol/L Na2CO3溶液中:c(OH-)-c(H+)=c(HCO)+c(H2CO3)
C.向0.1 mol/L NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol/L NaOH溶液:c(CO)>c(HCO)>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(H+)=c(OH-)
解析 A中HCO的水解程度大于其电离程度,故离子浓度应为c(Na+)>c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO),错误;B中根据质子守恒可知c(OH-)=c(HCO)+2c(H2CO3)+c(H+),故c(OH-)-c(H+)=c(HCO)+2c(H2CO3),错误;C中两种溶液混合后得到0.05 mol/L的Na2CO3溶液,故c(CO)>c(OH-)>c(HCO)>c(H+),错误;D中根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液呈中性,得c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-),正确。
答案 D
10.(2018·益阳箴言中学月考)25 ℃时,0.1 mol·L-1下列溶液的pH如表,有关比较正确的是( )
序号
①
②
③
④
⑤
溶液
NaCl
CH3COONH4
NaClO
NaHCO3
Na2CO3
pH
7.0
7.0
10.3
8.3
11.6
A.酸性的相对强弱:HClO<HCO
B.由水电离产生的c(H+):①=②
C.溶液③④中酸根离子浓度:c(ClO-)>c(HCO)
D.在④⑤溶液等体积混合后的溶液中:c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1
解析 根据盐类水解规律,越弱越水解,电离出H+能力的大小:HClO>HCO,A错误;NaCl是强酸强碱盐,对水的电离没有影响,CH3COONH4是弱酸弱碱盐,促进水的电离,因此水电离产生的c(H+):①<②,B错误;根据pH,ClO-水解程度大于HCO,因此c(ClO-)<c(HCO),C错误;根据物料守恒,c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1,D正确。
答案 D
11.常温下(Ⅰ)100 mL 0.1 mol/L的NaA溶液中的离子总物质的量为x,(Ⅱ)100 mL 0.1 mol/L的NaB溶液中的离子总物质的量为y。下列推断正确的是( )
A.若x>y,则酸性:HA>HB
B.若x=y,则HB一定是强酸
C.若酸性:HA<HB,则x和y关系不确定
D.若由水电离出的H+的浓度:(Ⅰ)>(Ⅱ),则是x>y
解析 由电荷守恒,对于NaX溶液,溶液中存在c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(X-),溶液中离子的总物质的量为2[n(Na+)+n(H+)]。若x>y,说明B-的水解程度比A-的水解程度大,根据越弱越水解,则酸性:HA>HB,故A正确。若x=y,可能B-与A-的水解程度相同或二者都不水解,说明HB不一定是强酸,故B错。若酸性:HA<HB,根据越弱越水解,可知,A-的水解程度比B-的水解程度大,则x<y,故C错。水解可促进水的电离,若由水电离出的H+的浓度:(Ⅰ)>(Ⅱ),说明,A-水解程度比B-水解程度大,则x<y,故D错。
答案 A
12.(2018·长沙四校联考)常温下,相同pH的氢氧化钠和醋酸钠溶液分别加水稀释,平衡时pH随溶液体积变化的曲线如图所示,则下列叙述正确的是( )
A.b、c两点溶液的导电能力相同
B.a、b、c三点溶液中水的电离程度a>c>b
C.c点溶液中c(H+)=c(OH-)+c(CH3COOH)
D.用等浓度的盐酸分别与等体积的b、c处溶液恰好完全反应,消耗盐酸体积Vb=Vc
解析 NaOH是强碱,CH3COONa是强碱弱酸盐,加水稀释促进醋酸根离子水解,稀释相同的倍数后,溶液中c(OH-):CH3COONa>NaOH,所以pH变化大的是NaOH,则Ⅱ为NaOH,pH变化小的是CH3COONa,即Ⅰ为CH3COONa。溶液的导电能力与离子浓度成正比,pH相等的醋酸钠和氢氧化钠,c(CH3COONa)>c(NaOH),所以c点导电能力大于b点,A错误;氢氧化钠对水的电离起抑制作用,而醋酸根离子浓度越大越促进水的电离,所以a、b、c三点溶液中水的电离程度:a>c>b,B正确;任何电解质溶液中都存在质子守恒,根据质子守恒得c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-),C错误;pH相等的NaOH溶液和CH3COONa溶液,c(CH3COONa)>c(NaOH),相同体积、相同pH的醋酸钠和氢氧化钠溶液消耗相同浓度盐酸的体积与醋酸钠和氢氧化钠的物质的量成正比,相同体积、相同pH的醋酸钠和氢氧化钠溶液中n(CH3COONa)>n(NaOH),所以醋酸钠消耗的盐酸多,消耗盐酸体积:Vb<Vc,D错误。
答案 B
二、填空题
13.常温下,如果取0.1 mol·L-1 HA溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=8,试回答以下问题:
(1)混合溶液的pH=8的原因:____________________________________
(用离子方程式表示)。
(2)混合溶液中由水电离出的c(OH-)________(填“>”“<”或“=”)0.1 mol·L-1 NaOH溶液中由水电离出的c(OH-)。
(3)求出混合溶液中下列算式的精确计算结果(填具体数字):
c(Na+)-c(A-)=________ mol·L-1,
c(OH-)-c(HA)=________ mol·L-1。
(4)已知NH4A溶液为中性,又知HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,试推断(NH4)2CO3溶液的pH________7(填“>”“<”或“=”);将同温度下等浓度的四种盐溶液按pH由大到小的顺序排列是________(填字母)。
A.NH4HCO3 B.NH4A
C.(NH4)2SO4 D.NH4Cl
解析 (2)混合溶液由于A-水解,促进水的电离,而NaOH抑制水的电离。(3)由电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),可得c(Na+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+)=9.9×10-7 mol·L-1。由质子守恒c(OH-)=c(HA)+c(H+)可得c(OH-)-c(HA)=c(H+)=10-8 mol·L-1。(4)NH4A溶液为中性,说明NH与A-的水解程度相当。HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出,说明HA酸性强于H2CO3,HCO、CO水解程度大于A-,因而(NH4)2CO3溶液pH>7,NH4HCO3溶液的pH大于7。Cl-和SO不水解,(NH4)2SO4和NH4Cl溶液显酸性,但(NH4)2SO4中c(NH)大,水解生成的c(H+)大,因而pH[(NH4)2SO4]<pH(NH4Cl)<pH(NH4A)<pH(NH4HCO3)。
答案 (1)A-+H2OHA+OH- (2)> (3)9.9×10-7 10-8 (4)> ABDC
14.在室温下,下列五种溶液:①0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液
②0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液 ③0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液 ④0.1 mol·L-1 NH3·H2O和0.1 mol·L-1 NH4Cl混合液 ⑤0.1 mol·L-1氨水
请根据要求填写下列空白:
(1)溶液①呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性,其原因是________________________(用离子方程式表示)。
(2)溶液②③中c(NH)的大小关系是②________(填“>”、“<”或“=”)③。
(3)在溶液④中________(离子)的浓度为0.1 mol/L;NH3·H2O和________(离子)的浓度之和为0.2 mol/L。
(4)室温下,测得溶液②的pH=7,则说明CH3COO-的水解程度________(填
“>”、“<”或“=”,下同)NH的水解程度,CH3COO-与NH浓度的大小关系是c(CH3COO-)________c(NH)。
(5)常温下,某水溶液M中存在的离子有Na+、A2-、HA-、H+、OH-,存在的分子有H2O、H2A。
①写出酸H2A的电离方程式:__________________________________。
②若溶液M由10 mL 2 mol·L-1 NaHA溶液与10 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液混合而得,则溶液M的pH________(填“>”、“<”或“=”)7。
解析 (1)NH4Cl为强酸弱碱盐,根据“谁弱谁水解,谁强显谁性”的原则,NH4Cl溶液显酸性。(2)CH3COONH4溶液中,醋酸根离子促进铵根离子的水解,而NH4HSO4溶液中NH4HSO4电离出来的氢离子抑制铵根离子的水解,所以后者中铵根离子浓度大。(3)因为氯离子在溶液中不变化,所以其浓度为0.1 mol/L;根据原子守恒可知,含N原子微粒的总物质的量浓度为0.2 mol/L,而N原子的存在形式为NH3·H2O和NH。(4)溶液②的pH=7,说明CH3COO-水解生成的OH-的物质的量等于NH水解生成的H+的物质的量,即二者水解程度相同;根据电荷守恒得:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),因为c(H+)=c(OH-),故c(CH3COO-)=c(NH)。(5)①由溶液中存在的微粒可知,H2A为二元弱酸,分步电离。②NaHA和NaOH恰好反应生成Na2A,溶液显碱性。
答案 (1)酸 NH+H2ONH3·H2O+H+
(2)< (3)Cl- NH (4)= =
(5)①H2AH++HA-,HA-H++A2-
②>
15.现有0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL(已知醋酸的电离常数Ka=1.75×10-5)。
(1)写出醋酸钠水解反应的化学方程式:__________________________________
_______________________________________________________________。
(2)下列图像能说明醋酸钠的水解反应达到平衡的是________。
A.溶液中c(Na+)与反应时间t的关系
B.CH3COO-的水解速率与反应时间t的关系
C.溶液的pH与反应时间t的关系
D.Kw与反应时间t的关系
(3)在醋酸钠溶液中加入下列少量物质,水解平衡向正反应方向移动的有________。
A.冰醋酸 B.纯碱固体
C.醋酸钙固体 D.氯化铵固体
(4)欲配制0.175 mol·L-1醋酸钠溶液500 mL,可采用以下两种方案;
方案一:用托盘天平称取________g无水醋酸钠,溶于适量水中,配成500 mL溶液。
方案二:用体积均为250 mL且浓度均为________ mol·L-1的醋酸与氢氧化钠两溶液混合而成(设混合后的体积等于混合前两者体积之和)。
(5)在室温下,0.175 mol·L-1醋酸钠溶液的pH约为________[已知醋酸根离子水解反应的平衡常数K=]。
解析 (1)醋酸钠水解生成醋酸和氢氧化钠,化学方程式为CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH。(2)A项,钠离子不水解,所以浓度始终不变,错误;B项,醋酸根离子开始时水解速率最大,后逐渐减小,平衡时不再变化,正确;C项,随着水解的逐渐进行,pH逐渐增大,平衡时不再发生变化,正确;D项,Kw是温度常数,温度不变,Kw不变,错误。(3)A项,加入冰醋酸,溶液中醋酸浓度增大,平衡左移,错误;B项,加入纯碱固体,由于CO的水解会产生OH-,抑制CH3COO-的水解,平衡左移,错误;C项,加入醋酸钙固体,溶液的醋酸根离子浓度增大,平衡右移,正确;D项,加入氯化铵固体,铵根离子与水解生成的氢氧根离子结合成一水合氨,使溶液中氢氧根离子浓度减小,平衡右移,正确。(4)由m=nM得醋酸钠的质量为7.175 g,由托盘天平的精确度知托盘天平称量的质量为7.2 g;醋酸与氢氧化钠溶液等浓度等体积混合,混合后的溶液浓度减半为0.175 mol·L-1,所以原来的浓度为0.35 mol·L-1
。(5)醋酸根离子的水解反应的平衡常数Kh===,则=,得c(OH-)=10-5 mol·L-1,pH=9。
答案 (1)CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH
(2)BC (3)CD (4)7.2 0.35 (5)9