专题08水溶液中的离子平衡-2022年高考化学母题题源解密（原卷版）

专题08水溶液中的离子平衡【母题来源】2021年高考湖南卷第9题【母题题文】常温下，用的盐酸分别滴定20.00mL浓度均为三种一元弱酸的钠盐溶液，滴定曲线如图所示。下列判断错误的是A．该溶液中：B．三种一元弱酸的电离常数：C．当时，三种溶液中：D．分别滴加20.00mL盐酸后，再将三种溶液混合：【答案】C【试题解析】由图可知，没有加入盐酸时，NaX、NaY、NaZ溶液的pH依次增大，则HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱。A．NaX为强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)＞c(X)＞c(OH)＞c(H+)，故A正确；B．弱酸的酸性越弱，电离常数越小，由分析可知，HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱，则三种一元弱酸的电离常数的大小顺序为Ka(HX)＞Ka(HY)＞Ka(HZ)，故B正确；C．当溶液pH为7时，酸越弱，向盐溶液中加入盐酸的体积越大，酸根离子的浓度越小，则三种盐溶液中酸根的浓度大小顺序为c(X)＞c(Y)＞c(Z)，故C错误；D．向三种盐溶液中分别滴加20.00mL盐酸，三种盐都完全反应，溶液中钠离子浓度等于氯离子浓度，将三种溶液混合后溶液中存在电荷守恒关系c(Na+)+c(H+)=c(X)+c(Y)+c(Z)+c(Cl)+c(OH)，由c(Na+)=c(Cl)可得：c(X)+c(Y)+c(Z)=c(H+)—c(OH)，故D正确；故选C。【命题意图】结合图象考查中和滴定、溶液的酸碱性、pH的相关计算及粒子浓度的大小比较等，很好的落实了宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等化学学科的核心素养。【命题方向】电解质溶液是高考的必考题型，涉及的内容很多，如盐溶液中离子浓度的变化、水的离子积的变化、电离平衡常数、水解平衡常数、溶液pH的判断、水解离子方程式的书写、盐水解的应用、电荷守恒规律、物料守恒规律、质子守恒规律的应用，加入其他试剂对水解平衡的影响、稀释规律等。高考试题对本部分能力点的考查以分析和解决化学问题能力、以接受、吸收整合化学信息能力等为主，试题难度适中。在高考试题中经常将弱电解质的电离与溶液的酸碱性、盐类的水解、离子浓度大小比较、沉淀溶解平衡等内容相结合，以图象的形式出现。高考对本讲内容的考查仍将以外界条件对弱电解质电离平衡、水的电离平衡的影响，溶液中离子浓度大小比较，既与盐类的水解有关，又与弱电解质的电离平衡有关，还注重溶液中的各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒等)关系的考查，从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性；题型主要以选择题为主。关于溶液pH的计算，题设条件可千变万化，运用数学工具(图表)进行推理的试题在高考中出现的可能性较大，推理性会有所增强，应予以重视。展望2022年高考仍然将以考查以电离平衡常数为载体考查电解质的强弱及对应盐的水解强弱和相关计算；以酸碱中和滴定为载体，考查“强”滴“弱”过程中微粒浓度的变化以及其他相关知识；以图像为载体，考查粒子浓度关系和三大守恒定律的运用；以某些难溶电解质为命题点，结合图像考查溶度积Ksp的应用和计算。【得分要点】一、必备知识常考图像类型总结如下：1.一强一弱溶液的稀释图像(1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数，醋酸的pH大加水稀释到相同的pH，盐酸加入的水多(2)相同体积、相同pH的盐酸、醋酸加水稀释相同的倍数，盐酸的pH大加水稀释到相同的pH，醋酸加入的水多(3)pH与稀释倍数的线性关系lgeq\f(V,V0)＝0，代表没稀释；lgeq\f(V,V0)＝1，代表稀释10倍①HY为强酸、HX为弱酸②a、b两点的溶液中：c(X－)＝c(Y－)③水的电离程度：d＞c＞a＝b①MOH为强碱、ROH为弱碱②c(ROH)＞c(MOH)③水的电离程度：a＞b2.双曲线型[K＝c(X＋)·c(Y－)]不同温度下水溶液中c(H＋)与c(OH－)的变化曲线常温下，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线[Ksp(CaSO4)＝9×10－6](1)A、C、B三点均为中性，温度依次升高，Kw依次增大(2)D点为酸性溶液，E点为碱性溶液，Kw＝1×10－14(3)AB直线的左上方均为碱性溶液，任意一点：c(H＋)＜c(OH－)(1)a、c点在曲线上，a→c的变化为增大c(SOeq\o\al(2－,4))，如加入Na2SO4固体，但Ksp不变(2)b点在曲线的上方，Qc＞Ksp，将会有沉淀生成(3)d点在曲线的下方，Qc＜Ksp，则为不饱和溶液，还能继续溶解CaSO43.分布系数图及分析[分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线]一元弱酸(以CH3COOH为例)二元酸(以草酸H2C2O4为例)Ka＝eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH)交点c(CH3COO－)＝c(CH3COOH)故Ka＝c(H＋)＝10－4.76Ka1＝eq\f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)A点：c(HC2Oeq\o\al(－,4))＝c(H2C2O4)故Ka1＝c(H＋)＝10－1.2Ka2＝eq\f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))B点：c(C2Oeq\o\al(2－,4))＝c(HC2Oeq\o\al(－,4))故Ka2＝10－4.24.酸碱中和滴定氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线曲线起点不同：强碱滴定强酸、弱酸的曲线，强酸起点低；强酸滴定强碱、弱碱的曲线，强碱起点高突跃点变化范围不同：强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)室温下pH＝7不一定是终点：强碱与强酸反应时，终点是pH＝7；强碱与弱酸(强酸与弱碱)反应时，终点不是pH＝7(强碱与弱酸反应终点是pH＞7，强酸与弱碱反应终点是pH＜7)5.常考对数及对数曲线(1)常考有关对数举例①pC：类比pH，即为C离子浓度的负对数，规律是pC越大，C离子浓度越小。②pK：平衡常数的负对数，规律是pK越大，平衡常数越小，对于一元弱酸(HX)：pKa＝pH－lgeq\f(cX－,cHX)，lgeq\f(cX－,cHX)越大，HX的电离程度越大。③AG＝lgeq\f(cH＋,cOH－)，氢离子浓度与氢氧根离子浓度比的对数，规律是：AG越大，酸性越强，中性时AG＝0。(2)常考有关图像举例①pOH—pH曲线：a.表示一元酸与一元碱中和过程中H＋与OH－离子浓度的关系。b.Q点代表中性。c.M点显酸性，N点显碱性，两点水的电离程度相同。②直线型(pM—pR曲线)pM为阳离子浓度的负对数，pR为阴离子浓度的负对数a.直线AB上的点：c(M2＋)＝c(R2－)；b.溶度积：CaSO4＞CaCO3＞MnCO3；c.X点对CaCO3要析出沉淀，对CaSO4是不饱和溶液，能继续溶解CaSO4；d.Y点：c(SOeq\o\al(2－,4))＞c(Ca2＋)，二者的浓度积等于10－5；Z点：c(COeq\o\al(2－,3))＜c(Mn2＋)，二者的浓度积等于10－10.6。③常温下将KOH溶液滴加到二元弱酸(H2X)溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系图a.二元弱酸(H2X)一级电离程度远大于二级电离程度。lgeq\f(cX2－,cHX－)越大，表示电离程度越大，因而N代表一级电离的曲线，M代表二级电离曲线。b.可以根据m点，n点的坐标计算pKa1和pKa2。二、解题技巧（一）电离常数的计算与应用1．对于二元弱酸——H2AH2AH＋＋HA－、HA－H＋＋A2－。(1)电离常数：Ka1＝eq\f(cH＋·cHA－,cH2A)、Ka2＝eq\f(cH＋·cA2－,cHA－)。(2)对电离常数表达式的灵活变形及其应用①Ka1＝eq\f(cH＋·cHA－,cH2A)＝eq\f(cH＋·cHA－·cOH－,cH2A·cOH－)＝eq\f(KW·cHA－,cH2A·cOH－)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(Kh为HA－的水解常数，HA－＋H2OH2A＋OH－Kh＝eq\f(cH2A·cOH－,cHA－)))②由Ka1＝eq\f(cH＋·cHA－,cH2A)，得eq\f(Ka1,cH＋)＝eq\f(cHA－,cH2A)，若eq\f(cHA－,cH2A)＝1，则Ka1＝c(H＋)；同理若eq\f(cA2－,cHA－)＝1时，Ka2＝c(H＋)。③eq\f(c2HA－,cH2A·cA2－)＝eq\f(cHA－,cH2A)/eq\f(cA2－,cHA－)＝eq\f(cH＋·cHA－,cH2A)/eq\f(cH＋·cA2－,cHA－)＝eq\f(Ka1,Ka2)。2．对于一元弱碱——BOHBOHB＋＋OH－，电离常数Kb＝eq\f(cB＋·cOH－,cBOH)。（二）解粒子浓度关系题的思路(1)巧用三大守恒，必须注意细节①电荷守恒找全溶液中的阴、阳离子，分列等式两边，切勿漏写；离子所带电荷数不是1时，要在该离子物质的量浓度前乘以其所带的电荷数。如一定温度下，pH＝2的H2C2O4溶液与pH＝12的NaOH溶液任意比例混合，浓度关系为c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2Oeq\o\al(－,4))＋2c(C2Oeq\o\al(2－,4))(注意C2Oeq\o\al(2－,4)的化学计量数为2)。②物料守恒以元素X、Y的物料关系书写守恒式时，分别找全含有X、Y的微粒，分列等式两边，切勿漏写；准确确定X与Y的物料关系，不要弄反两者的计量数之比，不要忽略新加入物质对溶液的影响。如室温下，0.10mol·L－1Na2SO3溶液中存在c(Na＋)＝2[c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(H2SO3)](物料守恒)，但当通入SO2时，使溶液中含有S元素的微粒增多，故：c(Na＋)≠2[c(SOeq\o\al(2－,3))＋c(HSOeq\o\al(－,3))＋c(H2SO3)]。③质子守恒方法一：找出所有能够提供H＋的微粒，包括H2O，等式左边书写这些微粒失去H＋后形成的微粒(注意若失去2个H＋，则该微粒的物质的量浓度前要乘以计量数2，且不要漏掉OH－)；右边书写与H＋结合后形成的微粒(若结合2个H＋，则该微粒的物质的量浓度前也要乘以计量数2，另外不要漏掉H＋)。如NaHCO3溶液中存在：c(OH－)＋c(COeq\o\al(2－,3))＝c(H＋)＋c(H2CO3)。方法二：代入法构建等式，即将物料守恒式与电荷守恒式联立，得出质子守恒式。(2)根据粒子浓度关系式，套用合适守恒式粒子浓度关系套用公式一边全为阴离子，另一边全为阳离子电荷守恒式一边微粒全含有一种元素，另一边微粒全含另一种元素物料守恒式一边微粒能电离H＋，另一边微粒能结合H＋质子守恒式两边没有明显特征三守恒式结合（三）抓五点破中和滴定图像反应的“起始”点判断酸、碱的相对强弱反应的“一半”点判断是哪种溶质的等量混合溶液的“中性”点判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足“恰好”反应点判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性反应的“过量”点判断溶液中的溶质，判断哪种物质过量例如：室温下，向20mL0.1mol·L－1HA溶液中逐滴加入0.1mol·L－1NaOH溶液，溶液pH的变化如图所示：（四）解沉淀溶解平衡曲线图像题三步骤第一步：明确图像中纵、横坐标的含义纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。第二步：理解图像中线上点、线外点的含义(1)以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线以外。(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Qc＞Ksp。(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc＜Ksp。第三步：抓住Ksp的特点，结合选项分析判断(1)溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：①原溶液不饱和时，离子浓度都增大；②原溶液饱和时，离子浓度都不变。(2)溶度积常数只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关，在同一曲线上的点，溶度积常数相同。（五）有关对数图像的知识拓展将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(如\f(cA,cB)))取常用对数，即lgc(A)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(lg\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cA,cB)))))，反映到图像中是：①若lgc(A)＝0eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(或lg\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cA,cB)))＝0))，则c(A)＝1eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(cA,cB)＝1))。②若lgc(A)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(或lg\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cA,cB)))))取正值，则c(A)＞1eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(cA,cB)＞1))，且lgc(A)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(或lg\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cA,cB)))))越大，c(A)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(cA,cB)))越大。③若lgc(A)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(或lg\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cA,cB)))))取负值，则c(A)＜1eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(cA,cB)＜1))，且lgc(A)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(或lg\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cA,cB)))))越大，数值越小，c(A)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(或\f(cA,cB)))越大。1．（2021·湖南邵阳市·高三其他模拟）亚砷酸(H3AsO3)可用于白血病的治疗。室温下，配制一组c(H3AsO3)＋c(H2AsO)＋c(HAsO)＋c(AsO)＝0.100mol·L－1的H3AsO3和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化关系曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系不正确的是A．pH＝11的溶液中：几乎只有H2AsOB．c(Na＋)＝0.100mol·L－1的溶液中：c(H2AsO)>c(H3AsO3)>c(HAsO)C．c(Na＋)＝0.200mol·L－1的溶液中：c(H＋)＋2c(H3AsO3)＝c(OH－)＋c(AsO)D．pH＝12.8的溶液中：c(H＋)＋c(Na＋)>4c(H2AsO)＋c(HAsO)＋c(OH－)2．（2021·长沙市明德中学高三三模）已知：25℃时，Ka(CH3COOH)=1.7×105，Kb(NH3·H2O)=1.7×105。用0.01mol/L的CH3COOH溶液滴定20mL由浓度均为0.01mol/L的NaOH溶液和氨水组成的混合溶液，溶液的相对导电能力随加入CH3COOH溶液体积的变化趋势如图所示。下列叙述错误的是A．a点时混合溶液中：c()≈l.7×105mol·L1B．b点时混合溶液中：c(CH3COOH)＜c()C．c点时混合溶液中：c(CH3COO)+c(CH3COOH)=c()+c(NH3·H2O)+c(Na+)D．c点时混合溶液中：pH=73．（2021·湖南高三二模）常温时，若Ca(OH)2和CaWO4(钨酸钙)的沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知)。下列分析正确的是A．由图可知常温下B．饱和Ca(OH)2溶液中加入少量CaO，溶液变浑浊，但Ca2+离子数目不变C．饱和Ca(OH)2溶液和饱和CaWO4溶液等体积混合：D．d点的CaWO4溶液中，加入CaCl2固体，d点溶液组成沿da线向c点移动(假设混合后溶液体积不变)4．（2021·河南新乡市·新乡县一中高三其他模拟）为测定某二元弱酸H2A与NaOH溶液反应过程中溶液pH与粒子关系，在25℃时进行实验，向H2A溶液中滴加NaOH溶液，混合溶液中lgX[X表示或]随溶液pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是A．直线II中X表示的是B．当pH=3.81时，溶液中c(HA)：c(H2A)=10：1C．0.1mol·L1NaHA溶液中：c(Na＋)＞c(HA)＞c(H2A)＞c(A2)D．当pH=6.91时，对应的溶液中，3c(A2)=c(Na＋)＋c(H＋)c(OH)5．（2021·安徽高三其他模拟）常温下，将HCl气体通入0.1mol/L氨水中，混合溶液中pH与微粒浓度的对数值(lgc)和反应物物质的量之比X[X=]的关系如图所示(忽略溶液体积的变化)，下列说法正确的是A．NH3·H2O的电离平衡常数为109.25B．P2点由水电离出的c(H+)=1.0×107mol/LC．P3为恰好完全反应点，c(Cl)+c(NH)=0.2mol/LD．P3之后，水的电离程度一直减小6．（2021·陕西宝鸡市·高三其他模拟）常温下，向20mL0.01mol·L1的NaOH溶液中逐滴加入0.01mol·L1的CH3COOH溶液，溶液中由水电离出的c水(OH)的对数随加入CH3COOH溶液体积的变化如图所示，下列说法正确的是A．H、F点溶液显中性B．E点溶液中由水电离的c水(OH—)=1×103mol·L1C．H点溶液中离子浓度关系为c(CH3COO—)>c(Na+)>c(H+)>c(OH—)D．G点溶液中各离子浓度关系为c(CH3COO—)=c(Na+)+c(H+)—c(OH—)7．（2021·江西抚州市·临川一中高三其他模拟）常温下，以酚酞为指示剂，用0.1000mol·L−1的NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L−1的二元酸H2A溶液。溶液中pH、含A微粒分布系数δ(物质的量分数)随滴加NaOH溶液体积VNaOH的变化关系如图所示下列说法中正确的是A．H2A在水中电离的方程式为：H2A⇌H++HA，HA⇌H++A2B．当VNaOH溶液=20.00mL时，溶液中离子浓度大小顺序为：c(Na+)﹥c(HA)﹥c(H+)﹥c(A2)﹥c(OH)C．常温下，HA的电离平衡常数为1×105D．当VNaOH溶液=30.00mL时，c(HA)+c(H+)=c(A2)+c(OH)8．（2021·天津高三三模）常温下，用0.1mol·L1NaOH溶液滴定40mL0.1mol·L1H2SO3溶液，所得滴定曲线如图所示(忽略混合时溶液体积的变化)。下列叙述错误的是A．可求出Ka1(H2SO3)、Ka2(H2SO3)的值B．滴定中两次反应终点可依次用甲基橙、酚酞作指示剂C．图中Y点对应的溶液中3c(SO)=c(Na+)+c(H+)c(OH)D．图中Z点对应的溶液中：c(Na+)>c(SO)>c(HSO)>c(OH)9．（2021·湖南高三其他模拟）25℃时，向10mL0.2mol•L1的H3R溶液中滴加0.2mol•L1的NaOH溶液，pH曲线如图所示。判断多元弱酸滴定中的突跃个数以及能否被准确滴定的方法(以二元弱酸为例)：若cKa1≥108(c代表弱酸的浓度、K代表弱酸的电离平衡常数)，且≥104，则可分步滴定至第1终点，产生第1个突跃；若同时cKa2≥108，则可继续滴定至第2终点，产生第2个突跃；若cKa1和cKa2都大于108，但＜104，则只能滴定到第2终点，产生1个突跃；对于其他多元弱酸分步滴定的判断，方法类似。下列说法错误的是A．Ka1(H3R)=102.2B．b点溶液中，c(R3)+c(H+)=c(OH)+c(H2R)+2c(H3R)C．NaOH溶液滴定H3R溶液过程中，可分3步滴定，产生3个滴定突跃D．H3R溶液第二步滴定可用酚酞作指示剂10．（2021·湖南永州市·高三其他模拟）常温时，采用甲基橙和酚酞双指示剂，用盐酸滴定溶液﹐溶液中、、、、随溶液pH的变化及滴定曲线如图所示：

下列说法不正确的是A．整个滴定过程中可先用酚酞再用甲基橙作指示剂B．n点的pH为m点和q点pH的平均值C．r点溶液中：D．r点到k点对应的变化过程中，溶液中水的电离程度先减小后增大11．（2021·湖南长沙市·长沙一中高三一模）已知pCa=lgc(Ca2+)，Ksp(CaSO4)=9.0×106，Ksp(CaCO3)=2.8×109，向10mLCaCl2溶液中滴加0.1mol·L1的Na2SO4溶液时，溶液中pCa与滴加Na2SO4溶液体积(V)的关系如图所示(实线)，下列有关说法正确的是(已知lg3=0.48)A．y为3.48B．a与b两点对应溶液中c(Ca2+)之比为100：9C．原CaCl2溶液浓度为1mol·L1D．若把0.1mol·L1的Na2SO4溶液换成0.1mol·L1的Na2CO3溶液，则图像变化如曲线M所示12．（2021·湖南衡阳市·高三二模）已知和水溶液都显碱性，与类似。如在水中的电离方程式。常温下，浓度均为1mol/L的和两种溶液，起始体积均为。分别向两溶液中加水稀释，所得曲线如图[V表示稀释后溶液的体积，]。下列说法错误的是A．常温下，的水解常数约为B．常温下，用盐酸滴定时，最好选用酚酞作指示剂C．溶液中存在关系：D．等物质的量浓度的和混合溶液中离子浓度的大小关系为13．（2021·湖南高三其他模拟）电位滴定法是靠电极电位()的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后，滴液中的待测离子浓度往往连续变化个数量级，引起电位的突跃，被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。现利用盐酸滴定某溶液中碳酸钠含量，其电位滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(注：表示电极电