高三化學(xué) 水解和電離

1、電離與水解電解質(zhì)溶液中有關(guān)離子濃度的判斷是近年高考的重要題型之一。解此類型題的關(guān)鍵是掌握“兩平衡、兩原理”，即弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽的水解平衡和電解質(zhì)溶液中的電荷守恒、物料守恒原理。首先，我們先來研究一下解決這類問題的理論基礎(chǔ)。一、電離平衡理論和水解平衡理論1.電離理論：弱電解質(zhì)的電離是微弱的，電離消耗的電解質(zhì)及產(chǎn)生的微粒都是少量的，同時注意考慮水的電離的存在；多元弱酸的電離是分步的，主要以第一步電離為主； 2.水解理論：從鹽類的水解的特征分析：水解程度是微弱的（一般不超過2）。例如：NaHCO3溶液中，c(HCO3)c(H2CO3)或c(OH )  理清溶液中的平衡關(guān)系并分清主次：

2、弱酸的陰離子和弱堿的陽離子因水解而損耗；如NaHCO3溶液中有：c(Na+) c(HCO3-)。弱酸的陰離子和弱堿的陽離子的水解是微量的（雙水解除外），因此水解生成的弱電解質(zhì)及產(chǎn)生H+的（或OH-）也是微量，但由于水的電離平衡和鹽類水解平衡的存在，所以水解后的酸性溶液中c(H+)（或堿性溶液中的c(OH-)）總是大于水解產(chǎn)生的弱電解質(zhì)的濃度；一般來說“誰弱誰水解，誰強顯誰性”，如水解呈酸性的溶液中c(H+)c(OH-)，水解呈堿性的溶液中c(OH-)c(H+)；多元弱酸的酸根離子的水解是分步進(jìn)行的，主要以第一步水解為主。二、電解質(zhì)溶液中的守恒關(guān)系1、電荷守恒：電解質(zhì)溶液中的陰離子的負(fù)電荷總數(shù)等

3、于陽離子的正電荷總數(shù)，電荷守恒的重要應(yīng)用是依據(jù)電荷守恒列出等式，比較或計算離子的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。如（1）在只含有A、M、H、OH四種離子的溶液中c(A+)+c(H)=c(M-)+c(OH),若c(H)c(OH)，則必然有c(A+)c(M-)。書寫電荷守恒式必須準(zhǔn)確的判斷溶液中離子的種類；弄清離子濃度和電荷濃度的關(guān)系。例：NH4Cl溶液：c(NH+ 4)+ c(H+)= c(Cl-)+ c(OH-)Na2CO3溶液：c(Na)+ c(H)= 2c(CO2 3)+ c(HCO 3)+ c(OH-)NaHCO3溶液：c(Na)+ c(H)= 2c(CO2 3) + c(HCO 3)+ c(O

4、H-)NaOH溶液：c(Na) + c(H) = c(OH-)Na3PO4溶液：c(Na) + c(H) = 3c(PO3 4) + 2c(HPO2 4) + c(H2PO 4) + c(OH-)2、物料守恒：就電解質(zhì)溶液而言，物料守恒是指電解質(zhì)發(fā)生變化（反應(yīng)或電離）前某元素的原子（或離子）的物質(zhì)的量等于電解質(zhì)變化后溶液中所有含該元素的原子（或離子）的物質(zhì)的量之和。NH4Cl溶液：化學(xué)式中N:Cl=1:1，即得到，c(NH+ 4)+ c(NH3H2O) = c(Cl-)Na2CO3溶液：Na:C=2:1，即得到，c(Na+) = 2c(CO2 3 + HCO 3 + H2CO3)NaHCO3溶

5、液：Na:C=1:1，即得到，c(Na+) = c(CO2 3)+ c(HCO 3) + c(H2CO3)寫這個等式要注意，把所有含這種元素的粒子都要考慮在內(nèi)，可以是離子，也可以是分子實質(zhì)上，物料守恒屬于原子個數(shù)守恒和質(zhì)量守恒。在Na2S溶液中存在著S2的水解、HS的電離和水解、水的電離，粒子間有如下關(guān)系c(S2)+c(HS)+c(H2S)=1/2c(Na) ( Na,S2守恒)C(HS)+2c(S2)+c(H)=c(OH) (H、O原子守恒)在NaHS溶液中存在著HS的水解和電離及水的電離。HSH2OH2SOHHSHS2H2OHOH從物料守恒的角度分析，有如下等式：c(HS)+C(S2)+c

6、(H2S)=c(Na)；從電荷守恒的角度分析，有如下等式：c(HS)+2(S2)+c(OH)=c(Na)+c(H)；將以上兩式相加，有：c(S2)+c(OH)=c(H2S)+c(H)得出的式子被稱為質(zhì)子守恒3、質(zhì)子守恒：無論溶液中結(jié)合氫離子還是失去氫離子，但氫原子總數(shù)始終為定值，也就是說結(jié)合的氫離子的量和失去氫離子的量相等。實際上，有了上面2個守恒就夠了，質(zhì)子守恒不需要背。例如：NH4Cl溶液：電荷守恒：c(NH+ 4) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)物料守恒：c(NH+ 4) + c(NH3H2O) = c(Cl-)處理一下，約去無關(guān)的Cl-，得到，c(H+) = c(O

7、H-) + c(NH3H2O)，即是質(zhì)子守恒Na2CO3溶液：電荷守恒：c(Na+) + c(H+) = 2c(CO2 3) + c(HCO 3) + c(OH-)物料守恒：c(Na+) = 2c(CO2 3 + HCO 3 + H2CO3)處理一下，約去無關(guān)的Na+，得到，c(HCO 3) + 2c(H2CO3) + c(H+) = c(OH-)，即是質(zhì)子守恒NH4Cl溶液，水電離出的，c(H+) = c(OH-)，但是部分OH被NH+ 4結(jié)合成NH3H2O，而且是1：1結(jié)合，而H+不變，所以得到，c(H+) = 原來的總c(OH-) = 剩余c(OH-) + c(NH3H2O)Na2CO3

8、溶液，水電離出的，c(H+) = c(OH-)，但是部分H+被CO2 3結(jié)合成HCO 3，而且是1:1結(jié)合，還有部分繼續(xù)被HCO 3結(jié)合成H2CO3，相當(dāng)于被CO2 3以1：2結(jié)合，而OH不變，所以得到，c(OH-) = 原來總c(H+) = c(HCO 3) + 2c(H2CO3) + 剩余c(H+)現(xiàn)將此類題的解題方法作如下總結(jié)。二、典型題溶質(zhì)單一型1、弱酸溶液中離子濃度的大小判斷解此類題的關(guān)鍵是緊抓弱酸的電離平衡0.1mol/L 的H2S溶液中所存在離子的濃度由大到小的排列順序是_解析：在H2S溶液中有下列平衡：H2SH+HS；HSH+S2 。已知多元弱酸的電離以第一步為主，第二步電離較

9、第一步弱得多，但兩步電離都產(chǎn)生H，因此答案應(yīng)為：c(H)>c(HS)>c(S2)>c(OH)弱酸溶液中離子濃度大小的一般關(guān)系是：C(顯性離子) > C(一級電離離子) > C(二級電離離子) > C(水電離出的另一離子) 2、能發(fā)生水解的鹽溶液中離子濃度大小比較-弱酸強堿型解此類題型的關(guān)鍵是抓住鹽溶液中水解的離子在CH3COONa 溶液中各離子的濃度由大到小排列順序正確的是( )A、 c(Na)>c(CH3COO)>c(OH)>c(H)B、 c(CH3COO)>c(Na)>c(OH)>c(H)C、 c(Na)>c(C

10、H3COO)>c(H)>c(OH)D、 c(Na)>c(OH)>c(CH3COO)>c(H)解析：在CH3COONa溶液中： CH3COONaNa+CH3COO ，CH3COO+H2O CH3COOH+OH ；而使c(CH3COO)降低且溶液呈現(xiàn)堿性，則c(Na)>c(CH3COO)，c(OH)>c(H)，又因一般鹽的水解程度較小，則c(CH3COO)>c(OH),因此A選項正確。一元弱酸鹽溶液中離子濃度的一般關(guān)系是：C(不水解離子) > C(水解離子)>C(顯性離子)>C(水電離出的另外一種離子)點擊試題在Na2CO3溶液中各

11、離子的濃度由小到大的排列順序是_解析：在Na2CO3溶液中，Na2CO3=2Na+CO32 ，CO32+H2OHCO3+OH ，HCO3+H2OH2CO3+OH 。CO32水解使溶液呈現(xiàn)堿性，則C(OH)>C(H)，由于CO32少部分水解，則C(CO32)>C(HCO3)，HCO3又發(fā)生第二步水解，則C(OH)>C(HCO3)，第二步水解較第一步水解弱得多，則C(HCO3)與C(OH)相關(guān)不大，但C(H)比C(OH)小得多，因此C(HCO3) > C(H)。此題的答案為：C(H)<C(HCO3)<C(OH)<C(CO32)<C(Na)二元弱酸鹽溶

12、液中離子濃度的一般關(guān)系是：C(不水解離子)> C(水解離子)>C(顯性離子)>C(二級水解離子)>C(水電離出的另一離子)點擊試題判斷0.1mol/L 的NaHCO3溶液中離子濃度的大小關(guān)系解析：因NaHCO3=Na+HCO3，HCO3+H2OH2CO3+OH，HCO3 H+CO32 。HCO3的水解程度大于電離程度，因此溶液呈堿性，且C(OH) > C(CO32)。由于少部分水解和電離，則C(Na)>C(HCO3)>C(OH)>C(H) > C(CO32)。二元弱酸的酸式鹽溶液中離子濃度大小的一般關(guān)系是：C(不水解離子)>C(水解離

13、子)>C(顯性離子)>C(水電離出的另一離子)>C(電離得到的酸根離子)三、典型題-兩種電解質(zhì)溶液相混合型的離子濃度的判斷解此類題的關(guān)鍵是抓住兩溶液混合后生成的鹽的水解情況以及混合時弱電解質(zhì)有無剩余，若有剩余，則應(yīng)討論弱電解質(zhì)的電離。下面以一元酸、一元堿和一元酸的鹽為例進(jìn)行分析。1、強酸與弱堿混合點擊試題PH=13的NH3·H2O和PH=1的鹽酸等體積混合后所得溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是_解析：PH=1的HCl，C(H)=0.1 mol/L ，PH=13的NH3·H2O，C(OH)= 0.1 mol/L ，則NH3 ·H2O 的濃度遠(yuǎn)大

14、于0.1 mol/L ，因此，兩溶液混合時生成NH4Cl為強酸弱堿鹽，氨水過量，且C(NH3 ·H2O)>C(NH4Cl)，則溶液的酸堿性應(yīng)由氨水決定。即NH3·H2O的電離大于NH4的水解，所以溶液中的離子濃度由大到小的順序為：C(NH4)>C(Cl)>C(OH)>C(H)。需要我們注意的是，強酸弱堿鹽溶液中加入一定量的弱堿，解題方法與此題相同。2、強堿與弱酸混合點擊試題PH=X的NaOH溶液與PH=Y的CH3COOH溶液，已知X+Y=14，且Y<3。將上述兩溶液等體積混合后，所得溶液中各離子濃度由大到小的順序正確的是( )A、 C(Na)&

15、gt;C(CH3COO)>C(OH)>C(H)B、 C(CH3COO)>C(Na)>C(H)>C(OH)C、 C(CH3COO)>C(Na)>C(OH)>C(H)D、 C(Na)>C(CH3COO)>C(H)>C(OH)解析：同上，PH=X的NaOH溶液中，C(OH)=10-(14-X) mol/L，PH=Y的CH3COOH 溶液中，C(H)=10-Y mol/L，因為X+Y=14，NaOH溶液中C(OH)等于CH3COOH溶液中C(H)。因此C(CH3COOH)遠(yuǎn)大于10-Y mol/L，CH3COOH過量，因此選項B正確。上

16、述兩題的特點是PH1+PH2=14，且等體積混合。其溶液中各離子濃度的關(guān)系的特點是C(弱電解質(zhì)的離子)>C(強電解質(zhì)的離子)>C(顯性離子) > C (水電離出的另一離子)3、強堿弱酸鹽與強酸混合和強酸弱堿鹽與強堿混合點擊試題0.2 mol/L的CH3COOK與0.1 mol/L的鹽酸等體積混合后，溶液中下列粒子的物質(zhì)的量關(guān)系正確的是( )A、 C(CH3COO)=C(Cl)=C(H)>C(CH3COOH)B、 C(CH3COO)=C(Cl)>C(CH3COOH)>C(H)C、 C(CH3COO)>C(Cl)>C(H)>C(CH3COOH)

17、D、 C(CH3COO)>C(Cl)>C(CH3COOH)>C(H)解析：兩溶液混合后CH3COOK+HCl KCl+CH3COOH，又知CH3COOK過量，反應(yīng)后溶液中CH3COOK、CH3COOH和KCl物質(zhì)的量相等。由于CH3COOH的電離和CH3COO的水解程度均很小，且CH3COOH的電離占主導(dǎo)地位，因此，C(CH3COO)>C(H)>C(OH)。又知C(Cl)=0.05 mol/L，C(CH3COOH)<0.05 mol/L。因此，選項中D是正確的。4、酸堿中和型 (1) 恰好中和型 點擊試題在10ml 0.1mol·

18、;L-1NaOH溶液中加入同體積、同濃度HAc 溶液，反應(yīng)后溶液中各微粒的濃度關(guān)系錯誤的是(   )。Ac(Na+)c(Ac-)c(H+)c(OH-)     Bc(Na+)c(Ac-)c(OH-)c(H+)Cc(Na+)c(Ac-)c(HAC)           Dc(Na+)c(H+)c(Ac-)c(OH-)解析：由于混合的NaOH與HAc物質(zhì)的量都為1×10-3mol，兩者恰好反應(yīng)生成NaAc，等同于單一溶質(zhì)，故與題型

19、方法相同。由于少量Ac-發(fā)生水解：Ac- + H2OHAc+ OH-。故有c(Na+)c(Ac-)c(OH-)c(H+)，根據(jù)物料守恒C正確，根據(jù)電荷守恒D正確，A錯誤。故該題選項為A。 (2) pH等于7型 點擊試題常溫下，將甲酸和氫氧化鈉溶液混合，所得溶液pH7，則此溶液中(   )。Ac(HCOO-)c(Na+)       Bc(HCOO-)c(Na+)Cc(HCOO-)c(Na+)       D無法確定c(HCOO-)與c(

20、Na+)的關(guān)系解析：本題絕不能理解為恰好反應(yīng)，因完全反應(yīng)生成甲酸鈉為強堿弱酸鹽，溶液呈堿性，而現(xiàn)在Ph=7，故酸略為過量。根據(jù)溶液中電荷守恒：c(Na+)+ c(H+)= c(HCOO-)c(OH-)   因pH=7，故c(H+)= c(OH-)，所以有c(Na+)= c(HCOO-)，答案為C。  (3) 反應(yīng)過量型 點擊試題常溫下將稀NaOH溶液與稀CH3COOH溶液混合，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是ApH7，且 c(OH) c(Na+) c(H+) c(CH3COO)BpH7，且 c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO) + c(OH)

21、CpH7，且c(CH3COO) c(H+) c(Na+) c(OH)DpH7，且c(CH3COO) c(Na+) c(H+) = c(OH) 隨堂練習(xí)1、將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的2.24LCO2通入150ml1mol/LnaOH溶液中，下列說法正確的是（）Ac(HCO3-)略大于c(CO32-)                 Bc(HCO3-)等于c(CO32-)Cc(Na+)等于c(CO32-)與c(HCO3-)之和 &#

22、160;     Dc(HCO3-)略小于c(CO32-)2、向0.1mol·L1NaOH溶液中通入過量CO2后，溶液中存在的主要離子是（      ）A Na、CO32    B Na、HCO3     C HCO3、CO32    D Na、OH四、守恒問題在電解質(zhì)溶液中的應(yīng)用解此類題的關(guān)鍵是抓住溶液呈中性(即陰陽離子所帶電荷總數(shù)相等)及變化前后原子的個

23、數(shù)守恒兩大特點。若題中所給選項為陰陽離子的濃度關(guān)系，則應(yīng)考慮電荷守恒，若所給選項等式關(guān)系中包含了弱電解質(zhì)的分子濃度在內(nèi)，則應(yīng)考慮物料守恒。點擊試題表示0.1 mol/L NaHCO3溶液中有關(guān)粒子濃度的關(guān)系正確的是( ) A、C(Na)>C(HCO3)>C(CO32)>C(H)>C(OH) B、C(Na)+C(H)=C(HCO3)+C(CO32)+C(OH) C、C(Na)+C(H)=C(HCO3)+2C(CO32)+C(OH) D、C(Na)=C(HCO3)+C(CO32)+C(H2CO3)解析：A、NaHCO3溶液因為水解大于電離而呈堿性，因此C(OH)>C(

24、H)。B、應(yīng)考慮電荷守恒，C(CO32)前應(yīng)乘以2；C、電荷守恒符合題意；D、含弱電解質(zhì)分子應(yīng)考慮物料守恒，在NaHCO3溶液中存在下列關(guān)系：NaHCO3=Na+HCO3 ；HCO3H+CO32 ；HCO3+H2O H2CO3+OH 則C(Na)=C(HCO3)+C(CO32)+C(H2CO3)符合題意。故選CD1、兩種物質(zhì)混合不反應(yīng)：點擊試題用物質(zhì)的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中C(CH3COO-)C(Na+)，對該混合溶液的下列判斷正確的是( )A.C(H+)C(OH-) B.C(CH3COOH)C(CH3COO-)0.2 mol/LC.

25、C(CH3COOH)C(CH3COO-) D.C(CH3COO-)C(OH-)0.2 mol/L2、兩種物質(zhì)恰好完全反應(yīng)點擊試題在10ml 0.1mol·L-1NaOH溶液中加入同體積、同濃度HAc溶液，反應(yīng)后溶液中各微粒的濃度關(guān)系錯誤的是( )。Ac(Na+)c(Ac-)c(H+)c(OH-)Bc(Na+)c(Ac-)c(OH-)c(H+)Cc(Na+)c(Ac-)c(HAC)Dc(Na+)c(H+)c(Ac-)c(OH-)3、兩種物質(zhì)反應(yīng)，其中一種有剩余：(1)酸與堿反應(yīng)型 關(guān)注所給物質(zhì)的量是物質(zhì)的量濃度還是pH。 在審題時，要關(guān)注所給物質(zhì)的量是“物質(zhì)的量濃度”還是“pH”，否則會很容易判斷錯誤。（解答此類題目