2025届高考化学一轮复习专题讲座十突破“水溶液中离子平衡”的两个难点教案新人教版

PAGE6-专题讲座(十)突破“水溶液中离子平衡”的两个难点难点一滴定曲线中的五个关键点酸碱中和滴定曲线类试题是近几年高考考查的热点，特殊是“一强一弱”类(如NaOH—CH3COOH、NH3·H2O—HCl)，中和滴定曲线出现的频率更高、题目一般在某一溶液中持续滴入另一溶液的反应曲线，主要考查溶液中离子浓度的大小比较、酸碱性的推断、对水电离平衡的影响、溶液中的守恒关系。解决酸碱中和滴定曲线类问题的关键是巧抓“5点”，即曲线的起点、恰好反应点、中性点、反应一半点和过量点，先推断出各个点中的溶质及溶液的酸碱性，以下面室温时用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定0.1mol·L－1HA溶液为例，总结如何抓住滴定曲线的5个关键点：滴定曲线关键点离子浓度关系原点(点0)原点为HA的单一溶液，0.1mol·L－1HA溶液pH>1说明HA是弱酸；c(HA)>c(H＋)>c(A－)>c(OH－)反应一半点(点①)两者反应生成等物质的量的NaA和HA混合液，此时溶液pH<7，说明HA的电离程度大于A－的水解程度，c(A－)>c(Na＋)>c(HA)>c(H＋)>c(OH－)中性点(点②)此时溶液pH＝7，溶液是中性，酸没有完全被中和，c(Na＋)＝c(A－)>c(HA)>c(H＋)＝c(OH－)恰好完全反应点(点③)此时二者恰好完全反应生成NaA，为强碱弱酸盐，溶液是碱性，c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(HA)>c(H＋)过量点(点④)此时，NaOH溶液过量，得到NaA与NaOH等物质的量的混合液，溶液显碱性，c(Na＋)>c(OH－)>c(A－)>c(H＋)

难点二四大平衡常数的应用1．四大平衡常数的表达式符号适用体系平衡关系式(实例)及平衡常数表达式水的离子积常数KW随意水溶液H2OH＋＋OH－KW＝c(H＋)·c(OH－)弱电解质电离平衡常数Ka或Kb弱酸或弱碱溶液HFH＋＋F－Ka＝eq\f(cH＋·cF－,cHF)盐的水解平衡常数Kh弱离子的盐溶液CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－Kh＝eq\f(cCH3COOH·cOH－,cCH3COO－)沉淀溶解平衡常数Ksp难溶电解质Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)2.相关规律(1)Qc与K的关系二者表达式相同，若Qc<K，平衡正向移动；若Qc＝K，平衡不移动；若Qc>K，平衡逆向移动。(2)平衡常数都只与温度有关，温度不变，平衡常数不变。上升温度，Ka、KW、Kh均增大，而Ksp一般会增大。(3)KW、Ka(Kb)、Ksp、Kh之间的关系①一元弱酸一元强碱盐：Kh＝KW/Ka；②一元强酸一元弱碱盐：Kh＝KW/Kb；③多元弱碱一元强酸盐，如氯化铁：Fe3＋(aq)＋3H2O(l)⇌Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)Kh＝c3(H＋)/c(Fe3＋)。将Keq\o\al(3,W)＝c3(H＋)×c3(OH－)与Ksp＝c(Fe3＋)×c3(OH－)两式相除，消去c3(OH－)可得Kh＝Keq\o\al(3,W)/Ksp。[典题示例]角度一利用电离常数确定离子浓度比值的改变已知某温度下CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等①，现向10mL浓度为0.1mol/L的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水，在滴加过程中()A．水的电离程度始终增大②B．c(NHeq\o\al(＋,4))/c(NH3·H2O)③先增大再减小C．c(CH3COOH)与c(CH3COO－)之和④始终保持不变D．当加入氨水的体积为10mL时，c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(CH3COO－)⑤典题剖析：抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①电离常数相等，则其对应离子的水解程度相等信息②水的电离程度受溶液酸碱性的影响，也受能够水解的盐的影响信息③需利用电离平衡常数分析信息④从原子守恒和溶液体积的改变上分析信息⑤由CH3COOH与NH3·H2O的电离程度相等分析D[酸碱均抑制水的电离，向CH3COOH溶液中滴加氨水，水的电离程度先增大，当恰好完全反应后，再滴加氨水，水的电离程度减小，A错误；因为氨水的电离常数Kb＝eq\f(cOH－·cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)，所以eq\f(cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)＝eq\f(Kb,cOH－)，因为温度不变Kb不变，随氨水的加入c(H＋)减小，eq\f(cNH\o\al(＋,4),cNH3·H2O)不断减小，B错误；加入氨水，体积变大，c(CH3COOH)与c(CH3COO－)之和变小，C错误；当加入氨水的体积为10mL时，氨水与CH3COOH恰好反应，CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等，故CH3COO－和NHeq\o\al(＋,4)的水解程度相同，溶液呈中性，由电荷守恒可得c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(CH3COO－)，D正确。]角度二利用电离常数推断化学反应的正误部分弱酸的电离平衡常数如下表：弱酸HCOOHHCNH2CO3电离平衡常数①(25℃)Ka＝1.77×10－4Ka＝4.9×10－10Ka1＝4.3×10－7Ka2＝5.6×10－11下列选项错误的是(双选)()A．2CN－＋H2O＋CO2=2HCN＋CO2－eq\o\al(②,3)B．2HCOOH＋COeq\o\al(2－,3)=2HCOO－＋H2O＋CO2↑C．中和等体积、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量前者小于后者③D．等体积、等浓度的HCOONa和NaCN溶液中所含离子总数前者小于后者④典题剖析：抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①依据电离平衡常数的大小可知，酸性：HCOOH>H2CO3>HCN>HCOeq\o\al(－,3)信息②利用“相对强的酸能制取相对弱的酸”原理分析信息③弱酸的强弱程度不同，中和碱的实力也不相同信息④依据电荷守恒和水解程度大小进行分析AD[依据电离平衡常数，HCN的电离程度介于H2CO3的一级电离和二级电离之间，因此A中反应错误，应为CN－＋H2O＋CO2=HCN＋HCOeq\o\al(－,3)；HCOOH的电离程度大于H2CO3的一级电离，因此B正确；等pH的HCOOH和HCN，HCN溶液的浓度大，中和等体积、等pH的HCOOH和HCN，后者消耗NaOH的量大，C正确；在HCOONa和NaCN溶液中分别存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCOO－)＋c(OH－)，c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CN－)＋c(OH－)。等浓度的HCOONa和NaCN溶液，NaCN水解程度大，溶液中OH－浓度大，H＋浓度小。依据电荷守恒，两溶液中离子总浓度为2[c(Na＋)＋c(H＋)]，而Na＋浓度相同，H＋浓度后者小，因此等体积、等浓度的两溶液中离子总数前者大于后者，D错误。]角度三利用水的离子积常数推断溶液的酸碱性如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列推断错误的是()A．两条曲线间随意点均有c(H＋)×c(OH－)＝KWB．M区域内随意点均有c(H＋)<c(OH－)C．图中T1<T2D．XZ线上随意点均有pH＝7D[任何水溶液中都有KW＝c(H＋)·c(OH－)，因此两条曲线间任一点均有此关系，A项正确；XZ线上随意点溶液呈中性，M区域在XZ上方均有c(H＋)<c(OH－)，B项正确；T1时KW小于T2时KW，则T1<T2，C项正确；XZ线上随意点溶液呈中性，但只有在25℃时pH＝7，D项错误。]角度四Ksp在污水处理及工农业生产中的应用下表是三种物质的溶解度(20℃)，下列说法中正确的是()物质MgCl2Mg(OH)2MgCO3溶解度(g/100g水)740.000840.01A.已知MgCO3的Ksp＝6.82×10－6，则全部含有固体MgCO3的溶液中，都有c(Mg2＋)＝c(COeq\o\al(2－,3))，且c(Mg2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝6.82×10－6B．将表中三种物质与水混合，加热、灼烧，最终的固体产物相同C．除去粗盐中含有的MgCl2杂质，最佳除杂试剂为Na2CO3溶液D．用石灰水处理含有Mg2＋和HCOeq\o\al(－,3)的硬水，发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)＋Ca2＋＋2OH－=CaCO3↓＋MgCO3↓＋2H2OB[含有MgCO3的溶液中肯定有c(Mg2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝6.82×10－6，但是c(Mg2＋)、c(COeq\o\al(2－,3))不肯定相等，如溶液中同时含有MgCl2或Na2CO3，A项错误；加热MgCl2溶液过程中MgCl2水解，因HCl挥发，在加热、灼烧后最终得到的是MgO，加热MgCO3溶液过程中因Mg(OH)2更难溶，MgCO3转化为Mg(OH)2，灼烧Mg(OH)2得到MgO，B项正确；由于Mg(OH)2的溶解度更小，故除去粗盐中的MgCl2的最佳试剂是NaOH溶液，C项错误；石灰水处理硬水得到的沉淀是CaCO3和Mg(OH)2的混合物，D项错误。]角度五平衡常数间关系的综合应用探讨氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)＋NaCl(s)⇌NaNO3(s)＋ClNO(g)K1ΔH1<0(Ⅰ)2NO(g)＋Cl2(g)⇌2ClNO(g)K2ΔH2<0(Ⅱ)(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K①＝______________(用K1、K2表示)。(2)为探讨不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝________mol，NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2__________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K2__________(填“增大”“减小”或“不变”)②。若要使K2减小③，可实行的措施是____________。(3)试验室可用NaOH溶液汲取NO2，反应为2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。含0.2molNaOH的水溶液与0.2molNO2恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0.1mol·L－1的CH3COONa溶液，则两溶液中c(NOeq\o\al(－,3))、c(NOeq\o\al(－,2))和c(CH3COO－)由大到小的依次④为______________________。(已知HNO2的电离常数Ka＝7.1×10－4mol·L－1，CH3COOH的电离常数Ka＝1.7×10－5mol·L－1)可使溶液A和溶液B的pH相等⑤的方法是________。a．向溶液A中加适量水 B．向溶液A中加适量NaOHc．向溶液B中加适量水 D．向溶液B中加适量NaOH典题剖析：抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①反应(Ⅰ)×2－反应(Ⅱ)即得到新反应，利用平衡常数定义可得该反应的平衡常数信息②平衡常数只受温度的影响信息③依据反应的焓变分析信息④据盐类水解规律，越弱越水解分析信息⑤由“越弱越水解”可知，A溶液的碱性比B溶液的碱性弱，pHA<pHB。要使pHA＝pHB，则应使pHA增大或pHB减小解析：(1)由题可知K1＝eq\f(cClNO,c2NO2)，K2＝eq\f(c2ClNO,c2NO·cCl2)，反应(Ⅰ)×2－反应(Ⅱ)得：4NO2(g)＋2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，故K＝eq\f(c2NO·cCl2,c4NO2)＝eq\f(K\o\al(2,1),K2)；(2)转化的n(Cl2)＝eq\f(1,2)×7.5×10－3mol·L－1·min－1×2L×10min＝7.5×10－2mol，则平衡后的n(Cl2)＝0.1mol－7.5×10－2mol＝2.5×10－2mol；转化的n(NO)＝7.5×10－3mol·L－1·min－1×2L×10min＝0.15mol，则NO的转化率α1＝eq\f(0.15mol,0.2mol)×100%＝75%；反应(Ⅱ)是一个气体分子数削减的反应，其他条件保持不变，在恒压条件下进行，需不断缩小体积，相当于加压，有利于平衡右移，故平衡时NO的转化率增大，即α2>α1；因为温度不变，平衡常数K2不变；反应(Ⅱ)的ΔH<0，升温会使平衡左移，K2减小；(3)不考虑水解与电离可得溶液A中c(NaNO3)＝c(NaNO2)＝0.1mol·L－1，又知HNO2的电离常数Ka＝7.1×10－4mol·L－1大于CH3COOH的电离常数Ka＝1.7×