水解與電離中三大守恒詳解

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：同時注意考慮水弱電解質(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，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：NaHCO§液中,c(HCQ)>>c(H2c或c(OH)理清溶液中的平衡關(guān)系并分清

2、主次：,一法溝J帽或倒溶液若皮包離隼曲隹(鹽溶液一一考慮水解電解質(zhì)溶液，,不反應(yīng)一一同時考慮電離和冰解混許蹄.陵J不辿量修翻三空羲情電離I辿是一一根據(jù)辿量足度考由電離球水解弱酸的陰離子和弱堿的陽離子因水解而損耗；如NaHCO溶液中有：c(Na+)c(HCO-)。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

3、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+、MT、J、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+)vc(M-)。例如，在NaHCO液中，有如下關(guān)系：C(Na+)+c(H+)=c(HCOT)+c(OH)+2c(COs2)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

4、離子濃度和電荷濃度的關(guān)系。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。實質(zhì)上，物料守恒屬于原子個數(shù)守恒和質(zhì)量守恒。在N&S溶液中存在著S2一的水解、HST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.$2守恒)C(HS)+2c(S2)+c(H)=c(OH)(H、O原子守恒)在NaHS溶液中存在著H5的水解和電離及水的電離。HS+H2Oh2S+OHHbH+S290+OR從物料守恒的角度分析，有如下等式：c

5、(HS)+C(S2)+c(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：_2-_-I-c(S)+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?，F(xiàn)將此類題的解題方法作如下總結(jié)。二、典型題一一溶質(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點擊試題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：H2

6、S-H+HS;HSH+S2。已知多元弱酸的電離以第一步為主，第二步電離較第一步弱得多，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)同樣的思考方式可以解決弱堿溶液的問題2、弱堿溶液點擊試題室溫下，0.1mol/L的氨水溶液中，下列關(guān)系式中不正確的是A.c(OH-)>c(H+)B.c(NH3-BO)+c(NH4+)=0.1mol/LC.c(NH4+)>c(NHs-HO)>c(OH)>c(

7、H+)D.c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)下面我們以弱酸強堿鹽為例，來介紹一下能發(fā)生水解的鹽溶液中離子濃度大小比較的解題方法3、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CHCOONa溶液中各離子的濃度由大到小排列順序正確的是()Ac(Na+)>c(CH3COO)>c(OH)>c(H+)Bc(CH3COO)>c(Na+)>c(OH)>c(H+)Cc(Na+)>c(CH3COO)>c(H+)>c(OH)Dc(Na+)>c(OH)>c(CH3COO)>c(H+)解析：在C

8、H3COONa溶液中：CH3COONaNa+CH3COO,CH3COO+H2O一CH3COOH+OH;而使c(CH3COO一)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NaCO溶液中各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+H2OH

9、2CO3+OH。CO32水解使溶液呈現(xiàn)堿性，則C(OH)>C(H+),由于CO32一少部分水解，則C(CO32)>C(HCO3),HCO3一又發(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(HCO3一)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

10、的另一離子)隨堂練習(xí)在Na2s溶液中下列關(guān)系不正確的是A.c(Na+)=2c(HS)+2c(S2)+c(H2S)B.c(Na+)+c(H+)=c(OH)+c(HS)+2c(S2)C. c(Na+)>c(S2)>c(OH)>c(HS)D. c(OH)=c(HS)+c(H+)+c(H2S)點擊試題判斷0.1mol/L的NaHCO§液中離子濃度的大小關(guān)系解析：因NaHCO3=Na+HCO3,HCO3+H2OH2CO3+OH,HCO3H+CO32。HCO3一的水解程度大于電離程度，因此溶液呈堿性，且C(OH)>C(CO32)o由于少部分水解和電離，則C(Na+)>

11、;C(HCO3)>C(OH)>C(H+)>C(CO32)o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)隨堂練習(xí)草酸是二元弱酸，草酸氫鉀溶液呈酸性，在0.1mol/LKHC2O4溶液中，下列關(guān)系正確的是(CD)A.c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+c(C2O42-)B.c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.1mol/LC.c(C2O42-)>c(H2c2O4)D.c(K+)=c(H2c2。4)+c(HC2O4-)+c

12、(C2O42-)下面再讓我們利用上述規(guī)律來解決一下強酸弱堿鹽的問題點擊試題在氯化俊溶液中，下列關(guān)系正確的是()A.c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH)B.c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH")C.c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH)D.c(Cl-)=c(NH4+)>c(H+)>c(OH")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

13、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-HO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+)=0.1mol/L,PH=13的NH3H2O,C(OH)=0.1mol/L,則NH3H2O的濃度遠(yuǎn)大于0.1mol/L,因此，兩溶液混合時生成NH4Cl為強酸弱堿鹽，即NH3H2O的電氨水過量，且C(NH3H2O)>C(NH4Cl),則溶液的酸堿性應(yīng)由氨水決定。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

14、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容液與PH=Y的CHCOOH液，已知X+Y=14,且丫<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+)>C(CH3COO)>C(OH)>C(H+)日C(CHCOO)>C(Na+)>C(H+)>C(OH)CC(CHCOO)>C(Na+)>C(OH)>C(H+)DC(Na+)>C(CH3COO)>C(H+)>C(OH)解析：同上，PH=X的NaOH溶液中，C(OH)=10-(14-X)mol

15、/L,PH=Y的CH3COOH溶液中，C(H+)=10-ymol/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-丫mol/L,CH3COOH過量，因此選項B正確。上述兩題的特點是PH+PH=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0.2mol/L的CHCOO電0.1mol/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()AC(CHCOO)=C(

16、Cl)=C(H+)>C(CH3COOH)BC(CHCOO)=C(Cl)>C(CH3COOH)>C(H)CC(CHCOO)>C(Cl)>C(H+)>C(CH3COOH)DC(CHCOO)>C(Cl)>C(CH3COOH)>C(H)解析：兩溶液混合后CH3COOK+HClKCl+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一的水解程度均很小，且CH3COOH的電離占主導(dǎo)地位，因此，C(CH3COO-)>C(H+)>C(OH)。又知C(C

17、l)=0.05mol/L,C(CH3COOH)<0.05mol/L。因此，選項中D是正確的。4、酸堿中和型恰好中和型點擊試題在10ml0.1mol1NaOH§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()。A.c(Na+)>c(Ac")>c(H+)>c(OH-)B,c(Na+)>c(Ac-)>c(OH)>c(H+)C.c(Na+)=c(Ac-)+c(HAC)D,c(Na+)+c(H+)=c(Ac-)+c(OH)解析：由于混合的NaOH與HAc物質(zhì)的量都為1X10-3mol,兩者恰好反應(yīng)生成NaAc,等同于

18、單一溶質(zhì)，故與題型方法相同。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A0(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pH=7,則此溶液中()。A.c(HCO。>c(Na+)B.c(HCOO)vc(Na+)C.c(HCO。=c(Na+)D.無法確定c(HCO。與c(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+)

19、+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容液與稀CHCOOH§液混合，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是A. pH>7,且c(OH)>c(Na+)>c(H+)>c(CWCOO)B. pH>7,且c(Na+)+c(H+)=c(CHCOO)+c(OH)C. pHv7,且c(CH3COO)>c(H+)>c(Na+)>c(OH)D. pH=7,且c(CH3COO)>c(Na+)>c(H+)=c(OH)隨堂練習(xí)1、將標(biāo)

20、準(zhǔn)狀況下的2.24LCO2通入150ml1mol/LnaOH溶液中，下列說法正確的是()A.c(HCO3-)略大于c(CO32-)B.c(HCO3-)等于c(CO32-)C.c(Na+)等于c(CO32-)與c(HCO3-)之和D.c(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()ANa+、CO32BNa+、HCO3CHCO3、CO32DNa+、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

21、，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0.1mol/LNaHCO3溶液中有關(guān)粒子濃度的關(guān)系正確的是()A、C(Na+)>C(HCQ)>C(CO32)>C(H+)>C(OH)B、C(Na+)+C(H+)=C(HCQ)+C(CO32)+C(OH)C、C(Na+)+C(H+)=C(HCQ)+2C(CO32)+C(OH)D、C(Na+)=C(HCC3)+C(CO32)+C(H2CO)解析：A、NaHCO3溶液因為水解大于電離而呈堿性，因此C(OH)>C(H+)oB、應(yīng)考慮電荷守恒，C(CO32一)前應(yīng)乘以2;C、電荷守恒符合題意

22、；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+H2OH2CO3+OH貝UC(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0.1mol的CHCOOH口CHCOON例已制成1L混合溶液，已知其中C(CHCO。>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升C(CHCO。=0.2mol/LC.C(CH3COOH>C(CHCO。D.C(CH3COQ+C(OH)=0.2mol/L2、兩種物質(zhì)恰好完全反應(yīng)點擊試題在10ml0.1molL-1NaOH§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()。A. c(Na+)>c(Ac-)>c(H+)>c(OH-)B. c(Na+)>c(Ac-)>c(OH)>c(H+)C. c(Na+)=c(Ac-)+c(HAC)D. c(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)