1、第 3 章 物質在水溶液中的行為 安丘市實驗中學 周月明 第 4 節 離子反響 水平專題突破專題一 、電解質溶液中微粒關系電解質溶液屬于混合體系. 因電解質溶液能夠發生電離、 水解等反響, 使得溶液中存在 著多種形式的微粒,微粒的濃度也因此而變化.下面是溶液中的五個關系：一、守恒關系 1電荷守恒： 電解質溶液中陽離子所帶的正電荷總數等于陰離子所帶的負電荷總數. 值得注意的是：電荷守恒不一定是陰、陽離子數相等；電荷總數通常是用各種陽陰 離子濃度乘以該離子所帶的正負電荷數的積總和表示.如NaHCO3 溶液中,推出： Na+十H+ = HCQ-十 2CO32-十OH-. 2物料守恒：電解質溶液中某種

2、特定的元素因水解或電離存在多種形式,該元素的 原子總數是不會改變的, 其實質是原子守恒. 值得注意的是： 可以根據溶質化學式的定組 成關系,列出物料守恒的關系式；應用時,須弄清電解質溶液中存在的各種變化,找全該元素存在的各種形式,不能遺漏.如NaHCOs溶液中nNa+: nC = 1 : 1,推出：Na+ = 0H- 十CO 32-十H2CO3.3質子守恒：電解質溶液中得到質子H+的總數等于失去質子總數,它表達了H+間的轉移關系,即水電離出OH-的量始終等于水電離出 H+的量.值得注意的是：質子守恒 關系式可以由電荷守恒、 物料守恒關系式推導出； 應用時, 假設守恒關系中同時出現分子和 離子,

3、且不是物料守恒,可以考慮是否為質子守恒.例如在NH4HCO3 溶液中 H3O+、 H2CO3為得到質子后的產物； NH3、OH-、CQ2-為失去質子后的產物,故有以下關系：+ - 2-H3O+H2CO3=NH3+OH-+CO32-.二、主次關系對于反響混合型的溶液, 應該全面分析反響過程, 找出溶液存在的平衡關系和主次關系,其中以電離為主的溶液呈酸性, 女口 NaHSOs、NaH2PO4、CH3COOH和CHsCOONa的混合溶 液；以水解為主的溶液呈堿性, 主要是除NaHSOs、NaH2PO4以外的多元弱酸強堿鹽及 NaCN 和 HCN 的混合溶液.三、大小關系 1對于弱酸、弱堿溶液電離程度

4、小,產生的離子濃度遠遠的小于弱電解質分子的濃 度,它主要適用于弱電解質溶液中微粒濃度大小比擬的題型.如0.1 mol/L CH 3COOH 溶液微粒濃度大小關系為： CH3COOH>>H +>CH 3COO->OH - 2對于含一種弱根離子的鹽溶液,水解程度一般很小,水解產生的離子或分子濃度 遠遠小于弱根離子,它主要適用含一種弱根離子的鹽溶液中微粒濃度大小比擬的題型.如 0.1mol/L 溶液微粒濃度大小關系為：Na+>CH 3COO->>OH ->CH 3COOH>H +.四、相互影響關系如果參加影響平衡移動的某種離子, 導致平衡發生了移

5、動, 根據勒沙特勒原理, 到達新 平衡時各微粒的濃度將發生變化.五、自我調節關系對于弱酸、 弱酸鹽或弱堿、 弱堿鹽組成的混合溶液, 能在一定的范圍內抵抗外加的少量 酸、堿或稀釋的影響,通過自身的調節, pH 不發生顯著變化.如 CH3COOH 和 CH3COONa 的混合溶液,存在：1CH3COOHCH3COO-+H+2 CH3COO-+H2OCH3COOH+OH -.參加少量的強酸后,實質是加少量的 H+,使得1 向逆反響方向移動,2向正反響移動,CH3COOH略有增大,CH3COO-略有減小,但 CH 3COOH/ CH 3COO的比值變化很小,溶液中H+根本不變.反之,增強堿實質是加 O

6、H-, CH 3COOH/ CH 3COO-同樣變化很小.加水稀釋,使得 CH 3COOH、CH 3COO- 同時減小,其比值仍保持根本不變, pH 變化不大.另外,對于上述混合溶液具有一定的調節范圍,一般而言,當c 鹽與c 酸相等時,溶液的調節水平最強.可見,在處理溶液中微粒濃度關系時,往往是幾個關系同時考慮,綜合應用,唯有這樣,才能理順復雜混合溶液中微粒濃度間的關系,輕松愉快的解題.例1、0.1 mol L-1NaHCO3溶液中,以下關系正確的選項是A. Na+=HCO 3+CO 3-=0.1 mol LB. Na +H +=HCO 3-+CO 32-+OH -C. Na+H +=HCO

7、3-+2CO 32-+OH -D. OH -=CO 32-+H +H 2CO3解析：根據NaHCOs溶液中存在的電離、水解關系,得出溶液中存在Na+、H+、CO32-、HCO3-、OH-五種離子.根據電荷守恒,得出： Na+H+=HCO 3-+2CO 32-+OH -,根據物 料守恒,得出：Na+=HCO3-+CO32-+H 2CO3=O.1 mol L-1,根據質子守恒,得出：2 +CO3 -+OH -=H +H 2CO3,故 C 項正確.答案：C【友情提示】溶液中離子濃度之間的關系主要是利用電荷守恒、物料守恒以及質子守恒這三個式子來判斷正誤.專題二、離子濃度大小比離子濃度大小比擬是近年來高

8、考的熱點問題之一.縱觀全國和地方高考化學試卷幾乎年年涉及這種題型.這種題型考查的知識點多,靈活性、綜合性較強,有較好的區分度,它能 有效地測試出學生對強弱電解質、電離平衡、水的電離、pH值、離子反響、鹽類水解等基本概念的掌握程度及對這些知識的綜合運用水平.解答這類題目時,首先必須有正確的思路：酸或堿溶液考慮電離、鹽溶液考慮水解電解質溶液<f不反響一一同時考慮電離和水解J生成酸或堿考慮電離1生成鹽溶液考慮水解過量根據過量程度考慮電離或水解不過量I反響其次要掌握解此類題的三個思維基點：電離、水解和守恒電荷守恒、物料守恒及質子守恒.要特別注意 出0本身的電離.再次是熟悉常見的題型并掌握解決此類

9、題目的方法.這類試題的情景有：單一正鹽溶液、酸式鹽溶液、酸堿混合形成鹽溶液、鹽與剩余酸堿的混合溶液、不同鹽溶液中指定離子等. 此類題通常都要從 兩平衡三守恒角度分析兩平衡：電離平衡和水解平衡；三守恒：電 荷守恒、物料守恒、質子守恒.解決此類題的方法是：寫出溶液中所有的平衡,注意區分 主次題干中的隱含條件,然后比擬.比擬的規律有： 多元弱酸溶液,根據多步電離分析.如在H3PO4溶液中：H+>H2PO4 >HPO42->PO43-. 多元弱酸的正鹽溶液根據酸式根的分步水解分析.如NazCQ溶液中： Na+>CO32->OH->CO32-. 不同鹽溶液中同一離子濃

10、度的比擬,要看其它離子對其影響的因素.如在相同物質的量濃度的以下溶液中, NH4CICfCOONHNH4HSQ , NH4+由大到小的順序為皿>. 混合溶液中各離子濃度的比擬,要進行綜合分析,如電離因素、水解因素等.如在0.1mol L：1的NH4CI和0.1mol匚1的氨水混合溶液中,各離子濃度的大小順序為： NH4+>C>OH->H+.在該溶液中,NH3H2O的電離與NH4+的水解互相抑制,NH3H2O的電 離因素大于NH4+的水解作用時,溶液顯堿性,OH->H+,同時NH4+>C.例 2:將 0.1 mol L-1 CH3COONa 溶液 20 mL

11、與 0.1 mol L-1HCI 水溶液 10 mL 混合后, 溶液呈酸性,那么溶液中有關粒子的濃度關系正確的選項是- - +A. CH 3C00 > Cl > H > CH 3COOHB. Cl- > CH 3COO- > CH 3COOH > H+C. CH 3COO-= Cl ->H+>CH3COOHD. Na +H +=CH 3COO-+Cl -+OH -解析：兩溶液混合后發生的反響為：CHsCOONa+HCI = CHsCOOH+NaCI,反響后的溶液中的溶質是 CH3COONa、CH3COOH、NaCl 且三者等物質的量濃度,對于該混

12、合溶液, 存在以下平衡關系： H2OH+ OH- CH3COOH CH3COO-+H+ CH3COO- +H2O = CH3COOH + OH -因溶液呈酸性,說明溶液中CH3COOH電離程度大于CH3COO-的水解程度,得出：H+>OH-、CH3COO->CH 3COOH,再根據物料守恒,得 出：CH3COO-+CH 3COOH = 2Cl 即: CH3COO- >Cl >CH 3COOH,另外,溶液 H+主 要來源于 CH3COOH 的電離量很小,是次要離子,故 B 項錯.再根據電荷守恒,得出 D 項正確.答案 ： D【友情提示】 對于能反響的兩種溶質混合后判斷溶液

13、中離子濃度的問題,方法是先寫出反響后的產物,再根據存在的平衡以及物質的量的關系進行比擬.專題三、常見離子不能共存的題型1 “無色透明 條件型假設題目限定溶液 無色那么不含有色離子,即 Fe2+ 淺綠色、Fe3+ 棕黃色、Cu2+ 藍 色、MnO4-紫色等離子.假設 透明那么溶液不形成混濁或沉淀與溶液有無顏色無關.如 Ag+與 Cl-、Br-、I-、SQ2-; Ca2+與 CQ2-、SQ2-; Ba2_ CQ2-、SQ2-、SQ2等在水溶液中會 發生反響,有混濁或明顯的沉淀生成,它們不能大量共存.2 “酸性 條件型常見的表達有酸性溶液、PH=1的溶液、能使PH試紙變紅的溶液、紫色石蕊試液呈紅色

14、的溶液、甲基橙呈紅色的溶液、 參加鎂粉能放出氫氣的溶液、OH=1 x 110mol L1的溶液等.假設題目中限定溶液呈酸性,那么溶液中有H+存在,其中不能大量含有 OH-、弱酸根離子如CO32-、SQ2-、S2-、F、CIO、CH3COO、C6H5O-、PO43-、AIO2-、SiQ2-等以及弱酸的酸式根離 子如 HCQ-、HSQ-、HS-、HPO42-、H2PO-等.3 “堿性 條件型常見的表達有堿性溶液、PH=14的溶液、能使 PH試紙變藍的溶液、紅色石蕊試紙變藍的溶液、酚酞呈粉紅色的溶液、參加鋁粉反響后生成AIO2的溶液、H+=1 x 110 mol L1的溶液、既能溶解AIOH3又能溶

15、解HzSiQ的溶液等.假設題目中限定溶液呈堿性,那么溶液中有OH存在,其中不能大量含有H+、弱堿的陽離子如 NH4+、 Mg2+、 Ag+、 Al3+、 Zn2+、 Cu2+、 Fe2+、 Fe3+ 等以及弱酸的酸式根離子.4 “酸性或堿性 條件型常見的表達有能使 AI反響放出H2的溶液、水電離出的H+或OH- v 1 x 10 mol L-1的溶 液等.假設題目中出現這樣的條件, 那么溶液中可能有 H+存在,也可能有OH-存在,分析時要注意 題目要求答復的是一定能大量共存 滿足無論是與H+還是與OH-都不會反響還是可能大量 共存只要滿足與 H+、OH-中的一種不會反響.5 “氧化復原反響 條

16、件型 假設題目中出現因發生氧化復原反響而不能大量共存這樣的條件時,要考慮各離子組中是否存在強氧化性和強復原性的離子.如Fe3+與扌、SQ2-、HSO-、I-; H+與S2O32-； L與SQ2-H+;MnO4-H+與 Cl ； MnO4-H+、NO3-H+與 Fe2+、$-、HS、SQ2-、Br-、I-、HSQ-等不能大量共存.6 “雙水解反響 條件型 假設題目中出現因發生雙水解反響而不能大量共存這樣的條件時,要考慮各離子組中是否存在會發生雙水解反響的陰、陽離子.如Fe3+與CO32-、HCO3-、AIOJ;人13+與CQ2-、HCQ-、 S2-、HS、AIO2-; 巴+與AI02等會發生雙水

17、解反響而不能大量共存.7.絡合反響條件型假設題目中出現因發生絡合反響而不能大量共存這樣的條件時,要考慮各離子組中是否存在會發生絡合反響的離子.如 SCN與Fe2+、Fe3+; Fe3+與C6H5O-等會發生絡合反響而不能大 量共存.例3、在以下條件下,一定能大量共存的離子組是A. 無色透明的水溶液中,K+、Mg2+、I-、MnO4-B. pH=1 的 NaN03的水溶液中,NH4、Fe、SQ-、CI-C. HCO3-=0.1mol/L 的溶液中,Na、K、CQ-、Br-D. 由水電離產生的OH-=1 X 110 mol L-1 的溶液中,H+、Al3+、C、NO3-解析：A項中,假設是無色透明

18、的溶液,那么不可能含有MnO4-； B項中,pH=1時呈酸性,能發生以下氧化復原反響,3Fe2+4H+NQ-=3Fe3+NOf +2H2O而不能大量共存；D項中,由水電離產生的OH= 1 X -10mol ,那么pH=0或pH=14,即溶液呈酸性或堿性,而人產在堿性溶液中不能大量存在,即AI3+3OH-=AIOH3 J或A|3+4OH-=AIO2+2H2O,那么D也不能大量共存；C項中HCQ-、Na+、K+、CC32-、Br-離子之間不發生反響,故一定能夠大量共存.答案：C【友情提示】此類題目在解決時應該將題目給的要求看清楚,能將給定的要求轉化為響應的離子再參加到所給的幾種離子中,然后判斷是否

19、能共存.如上題中B選項的判斷,只要在所給的離子中參加 H+, D項中參加H+或OH后再判斷就可以.【咼考真題體驗】1. 2021北京卷,6對水的電離平衡不產生影響的粒子是解析：水的電離式為：H20=H+0H-, a溶于水成為鹽酸,電離產生的 H+,使得平衡左 移,B質子數為26的是Fe3+,其能發生水解,使得平衡右移, C表示的是CI-,其不影響該 平衡,D是醋酸根離子,其能水解,使平衡右移.答案：C考題點評：此題涉及了電離平衡的知識,特別是能發生水解的離子對電離平衡的影響, 重點是掌握解題的方法和技巧,明確化學用語的意義.2. 2021天津卷,9醋酸溶液中存在電離平衡 CH3COOHH+CH

20、3COC,以下表達不正 確的是A. 醋酸溶液中離子濃度的關系滿足：H+ = OH-+CH3COOB. 0.10 mol L-1的CH3COOH溶液中加水稀釋,溶液中OH-減小C. CH3COOH溶液中加少量的 CHCOONa固體,平衡逆向移動D. 常溫下pH = 2的CH3COOH溶液與pH= 12的NaOH溶液等體積混合后,溶液的 pH V 7解析：根據電荷守恒,選項 A中的等量關系成立；選項 B中加水稀釋,存在兩種情況, 一是加水電離平衡正向移動,使得 OH-增大,二是使得溶液的體積增大,溶液的OH-減小,因此誰成為影響OH-大小的因素不能確定； 選項C中參加少量的固體 CCOONa實際上

21、相 當于增大了 CH3COO,使平衡向逆向移動；選項 D中pH= 2的CfCOOH溶液中的H+和pH =12的NaOH溶液中的OH-相等,但由于CHsCOOH為弱酸,CfCOOH只有局部電離,所以 反響后溶液呈酸性.答案：Bo考題點評：此題主要考查了弱電解質的電離平衡以及影響因素,同時也對混合溶液酸堿性有一定得考查.3. 2021廣東卷,9Ag2SQ的 © 為2.0 X 130將適量Ag2SC4固體溶于100 mL 水中至剛好飽和,該過程中Ag+和SQ2-濃度隨時間變化關系如右圖：飽和AgzSQ溶液中Ag+ =0.034mol匚1o假設時刻在上述體系中參加100mL0.020molL-1Na2SQ溶液,以下示意圖中能正確表示ti時刻后Ag+和SQ2-濃度隨時間