水溶液中电离和水解 讲义 2021届新高考化学二轮专题综合分析（题型分析+演练）

水溶液中的电离和水解 【命题解读】水溶液中的电离和水解是高考的重难点，近几年多为图像选择题，主要考查弱电解质的电离平衡、盐 类的水解平衡、溶液中粒子浓度大小的比较、常数计算，中和滴定的计算、指示剂的选择等。试题难度较大区分度 好，考生拿分比较困难，预计今年命题将继续结合新颖图线考查应用能力。复习时，应以化学平衡原理为指导，以 判断平衡移动的方向为线索，以勒夏特列原理和相关守恒原理为计算依据，结合生产生活实际，联系元素及化合物 知识，串点成线，结线成网，形成完整的认知结构。 【知识归纳】 1．电离平衡中的四个易错点 (1)电离平衡向正向移动，弱电解质的电离程度不一定增大，如向醋酸溶液中加入少量冰醋酸，平衡向电离方向移 动，但醋酸的电离程度减小。 (2)弱电解质在加水稀释的过程中，溶液中所有离子浓度不一定都减小，如氨水加水稀释时，c(H＋)增大。 (3)由水电离出的 c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1 的溶液不一定呈碱性。 (4)电离常数计算公式 HA⇌H++A- Ka=C(H+)ⅹC(A-)/C(HA,题干提供)= C(H+)ⅹC(A-)/[C(HA,题干提供)-C(A-)]≈C2(H+)/C(HA,题干提供) 2．强电解质与弱电解质 电解质 强电解质 弱电解质 相同点 都是电解质，在水溶液中都能电离，都能导电，与溶解度无关 不同点 离子键或极性键 极性键 完全电离 部分电离 不可逆 可逆 电离方程式用等号 电离方程式用可逆号 水合离子 分子、水合离子 形式离子符号或化学式 化学式 电离方程 式 强电解质完全电离，书写电离方程式时用 “===” 弱电 解质 不能够 完全 电离， 书写 电离方 程式 时用 “ ”,弱酸电离要分步 判断方法 强酸在水溶液中全部电离，不存在溶质分子；弱酸在水溶液中部分电离，因存在电离平衡，所以既含 溶质离子，又含溶质分子 同温度、同浓度的强酸溶液的导电性强于弱酸溶液的导电性 pH 相同的强酸和弱酸，弱酸的物质的量浓度大于强酸的物质的量浓度 相同 pH、相同体积的强酸和弱酸，当加水稀释相同倍数时，pH 变化大的为强酸，pH 变化小的为弱酸 稀释浓的弱酸溶液，一般是 c(H＋)先增大后减小；稀释浓的强酸溶液，c(H＋)一直减小 中和相同体积、相同 pH 的强酸和弱酸，弱酸的耗碱量多于强酸 相同 pH、相同体积的强酸和弱酸分别与等物质的量的同元强碱发生中和反应后，若溶液呈中性，该酸 为强酸；若溶液呈酸性，则该酸为弱酸 pH 相同、体积也相同的强酸和弱酸分别跟足量活泼金属反应时，起始速率相同；在反应过程中，弱酸 反应较快，产生的氢气量多；而强酸反应较慢，产生的氢气量少 同浓度、同体积的强酸和弱酸，分别与足量较活泼的金属反应，强酸生成氢气的速率较大；弱酸产生 氢气的速率较小。当二者为同元酸时，产生氢气的物质的量相等 强酸强碱盐不水解溶液呈中性，弱酸强碱盐溶液水解显碱性，且水解程度越大的酸根对应的酸越弱 核心思路：假设是强酸，进行……实验，出现……；假设是弱酸，进行……实验，出现……；必须两现象不一样 3．水的电离和溶液的酸碱性 (1)水的电离：任何条件下，水电离出的 c(H＋)＝c(OH－)；常温下，离子积常数 KW＝1.0×10－14。酸、碱抑制水的电 离，能水解的正盐、活泼金属(如 Na)则促进水的电离。C(H+)=10-pHmol/L 25℃下 C(OH-)=10pH-14mol/L 水的电离程度判断时谨记： 溶液中溶质只有正盐的时候，水的电离程度最大。强酸强碱抑制水电离能力最强。 (2)溶液的酸碱性：溶液的酸碱性取决于溶液中 c(H＋)和 c(OH－)的相对大小。 溶液的酸碱性 c(H＋)与 c(OH－)的大小 酸性溶液 c(H＋)>c(OH－) 中性溶液 c(H＋)＝c(OH－) 碱性溶液 c(H＋)HY>HZ 配制盐溶液 配制 FeCl3 溶液时，为防止出现 Fe(OH)3 沉淀，常加几滴盐酸来抑制 FeCl3 的水解；配制 CuSO4 溶液 时，加入少量的 H2SO4，以抑制 Cu2＋水解 因 Na2CO3、CH3COONa、Na2S、Na2SiO3 等溶液因水解显碱性，在实验室盛放的试剂瓶不能用玻璃塞， 应用橡皮塞 制备某些化合 物 Al2S3、MgS、Mg3N2 等物质极易与水作用,它们在溶液中不能稳定存在,所以制取这些物质时,不能用 复分解反应的方法在溶液中制取,而只能用干法制备 利用加热促进水解制备氢氧化铁胶体时要考虑水解。FeCl3＋3H2O Fe(OH)3(胶体)＋3HCl 解释生活现象 纯碱液去油污：纯碱(Na2CO3)水解呈碱性，加热能促进水解，溶液的碱性增强，热的纯碱溶液去污 效果增强。有关的离子方程式是 CO2－ 3 ＋H2O HCO－ 3 ＋OH－、HCO－ 3 ＋H2O H2CO3＋OH－ 明矾(铝盐)作净水剂：明矾溶于水电离产生的 Al3＋水解，生成的 Al(OH)3 胶体表面积大，吸附水中 悬浮的杂质而使水变澄清。有关的离子方程式是 Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋ 泡沫灭火器原理：泡沫灭火器内所盛装药品分别是 NaHCO3 溶液和 Al2(SO4)3 溶液，在使用时将两者混 合，铝离子的水解会促进碳酸氢根离子的水解，从而使水解完全，而产生 CO2 和 Al(OH)3。其水解方 程式为 Al3＋＋3HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋3CO2↑ NH4Cl 溶液可作焊接金属的除锈剂：氯化铵溶液呈酸性，能溶解铁锈 铵态氮肥不能与草木灰混合使用：因为 NH ＋ 4 在水溶液中能发生水解生成 H＋，CO 2－ 3 在水溶液中水解产 生 OH－，当二者同时存在时，二者水解产生的 H＋和 OH－能发生中和反应，使水解程度都增大，铵盐 水解产生的 NH3·H2O 易挥发而降低了肥效 盐溶液蒸干 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) 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 弱酸的铵盐蒸干后无固体，如 NH4HCO3、(NH4)2CO3 判断离子共存 Al3＋、Fe3＋与 HCO－ 3 、CO2－ 3 ，Al3＋与 AlO－ 2 ，Al3＋与 S2－因相互促进水解而不共存 如 MgCl2 溶液中混有少量 Fe3＋杂质时，因 Fe3＋水解的程度比 Mg2＋的水解程度大，可加入 MgO 或 Mg(OH)2 除杂提纯 等，导致水解平衡右移，生成 Fe(OH)3 沉淀而除去 选择指示剂 指示剂选择的总原则是,所选择指示剂的变色范围应该与滴定后所得盐溶液的 pH 值范围相一致。即 强酸与弱碱互滴时应选择甲基橙；弱酸与强碱互滴时应选择酚酞 5.酸碱中和滴定--------细节 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，当等体积、等浓度的一元强碱和一元强酸反应时，pH＝7；但当等体积、等浓度的一元强碱和一元 弱酸(或一元强酸和一元弱碱)反应时，pH>7(或 pHC(CO32—)>C(OH-)>C(HCO3-)> C(H2CO3)>C(H+) 解析：写出所有的电离方程和水解方程如下： Na2CO3=2Na++CO32— 百分百电离 CO32—+ H2O ⇌ HCO3 —+ OH— Kh1≈10-3 HCO3-+ H2O ⇌ H2CO3 + OH— = Kh2≈10-7 H2O ⇌ H++OH— Kw=10-14 按照常数大小排序，盐百分百电离排第一，CO32-水解排第二，HCO3-水解排第三，水电离排第四。方程中的离子 (只 看第一次出现的)也会按照这个顺序总大到小排序，即 C(Na+)和 C(CO32—)>C(HCO3-)和 C(OH-)> C(H2CO3)>C(H+)。 HCO3-水解会造成 C(HCO3-)降低而且 HCO3-水解、水的电离会造成 C(OH—)升高，所以 C(HCO3-)< C(OH-)。综上所 述，微粒浓度比较式：C(Na+)>C(CO32—)>C(OH-)>C(HCO3-)> C(H2CO3)>C(H+) ②多个单溶质溶液（具有相同的离子） 例 10 已知酸性:HA>HB，等物质的量浓度的 NaA 和 NaB 溶液中 A—、B—、HA、HB 浓度比较 解析：已知酸性:HA>HB，所以水解程度 A—C(HA)，所以 C(A—)>C(B—)> C(HB)>C(HA) 例 11 等物质的量浓度的 NH4Cl、NH4HSO4、NH4HCO3 溶液，铵根离子浓度比较 解析：对于 NH4Cl 溶液，NH4+正常水解；对于 NH4HSO4 溶液，HSO4 —完全电离生成的 H+会抑制 NH4+的水解；对 于 NH4HCO3 溶液，HCO3—水解生成的 OH—会促进 NH4+的水解。所以 NH4HSO4 溶液中 C(NH4+)最大，NH4HCO3 溶液中 C(NH4+)最小。 ③多溶质（物质无关联） 例 12 1mol/LNaCl 和 1mol/LNa2CO3 混合溶液中离子浓度比较 解析：写出所有的电离方程和水解方程如下： Na2CO3=2Na++CO32— 百分百电离 NaCl= Na++Cl— 百分百电离 CO32—+ H2O ⇌ HCO3 —+ OH— Kh1≈10-3 HCO3-+ H2O ⇌ H2CO3 + OH— = Kh2≈10-7 H2O ⇌ H++OH— Kw=10-14 按照常数大小排序，盐百分百电离排第一，CO32-水解排第二，HCO3-水解排第三，水电离排第四。方程中的离子 (只 看 第一 次出 现的 )也 会按 照这 个顺 序总 大 到小 排序 ，即 C(Na+)、 C(Cl — )、 C(CO32 — )>C(HCO3-) 和 C(OH-)> C(H2CO3)>C(H+)。CO32-水解会造成 C(CO32-)降低；HCO3-水解会造成 C(HCO3-)降低而且 HCO3-水解、水的电离会造 成 C(OH—)升高，所以 C(HCO3-)< C(OH-)。综上所述，微粒浓度比较式：C(Na+)>C(Cl—)>C(CO32—)>C(OH-)>C(HCO3-)> C(H2CO3)>C(H+) ④多溶质（多元弱酸的酸式盐和正盐） 例 13 1mol/LNaHCO3 和 1mol/LNa2CO3 混合溶液中离子浓度比较 解析：写出所有的电离方程和水解方程如下： Na2CO3=2Na++CO32— 百分百电离 Na HCO3= Na++ HCO3 — 百分百电离 CO32—+ H2O ⇌ HCO3 —+ OH— Kh1≈10-3 HCO3-+ H2O ⇌ H2CO3 + OH— = Kh2≈10-7 H2O ⇌ H++OH— Kw=10-14 按照常数大小排序，盐百分百电离排第一，CO32-水解排第二，HCO3-水解排第三，水电离排第四。方程中的离子 (只 看第一次出现的)也会按照这个顺序总大到小排序，即 C(Na+)、C(HCO3 —)、C(CO32—)> C(OH-)> C(H2CO3)>C(H+)。 CO32-水解会造成 C(CO32-)降低，HCO3-水解会造成 C(HCO3-)降低，但是 C(CO32-)水解程度大浓度降低会更多，所以 C(HCO3 —)>C(CO32—)。综上所述，微粒浓度比较式：C(Na+)>C(HCO3 —)>C(CO32—)>C(OH-)> C(H2CO3)>C(H+) ⑤多溶质（一元弱酸和盐或一元弱碱和盐） 例 14 1mol/LCH3COONa 和 1mol/LCH3COOH 混合溶液中离子浓度比较 解析：首先对于这个混合溶液是知道溶液呈酸性的，其他类似溶液题干必须给出相应的信息。CH3COONa 和 CH3COOH 混合溶液呈酸性意味着，CH3COO—水解程度小于 CH3COOH 电离程度，所以 C(CH3COO—)>1>C(CH3COOH)。此时溶液中 C(Na+)=1mol/L 且呈酸性。综上所述，溶液中的离子浓度比较：C(CH3COO —)> C(Na+)>C(CH3COOH)>C(H+)>C(OH-) ⑥多溶质（滴加） 例 15 CH3COONa 溶液中滴加盐酸 解 析 ： 一 开 始 盐 酸 少 量 溶 液 主 要 是 CH3COONa ， 少 数 CH3COOH 、 NaCl ， 所 以 C(Na+)>C(CH3COO — )> C(CH3COOH)>C(Cl—)>C(OH-)>C(H+)； 加到溶液呈中性时 C(Na+)>C(CH3COO—)>C(CH3COOH)=C(Cl—)>C(OH-)=C(H+)； 加到盐酸消耗 CH3COONa 一半时，C(CH3COO—)>C(Na+)=C(Cl—)>C(CH3COOH)>C(H+)>C(OH-)； 加到盐酸恰好与 CH3COONa 完全反应时，C(Na+)=C(Cl—)>C(CH3COOH)> C(CH3COO—) >C(H+)>C(OH-)；加到溶液 主要成分是盐酸，少量是少数 CH3COOH、NaCl 时，C(Cl—)> C(H+) >C(Na+)> C(CH3COOH)> C(CH3COO—)> C(OH-)； 如果是其他物质的滴加，都参照这五点的判断。 【解题指导】对于离子在溶液离子浓度大小的判断，不要把离子的水解与离子浓度大小的情况混淆，其实离子的水 解或弱电解质的电离都是比较弱的，所以对于溶液中本身能够电离产生的离子浓度均是最大的。解此类型题的关键 是认真分析溶液中各离子反应的实质，找全微粒种类，注意量的关系（如物料守恒、电荷守恒中的系数的处理）； 理解离子水解的实质性原因，看准溶液的酸碱性，理解质子守恒的含义；以等量关系推不等量关系，简捷、方便； 对不熟悉的或一时看不清的关系式，要认真分析，不可草率了事，看看是否是几种守恒式的组合。注意题中是“已 混合的溶液”，还是“两溶液等体积混合后”，主要是要搞清溶液的体积是否扩大了两倍