4物質(zhì)在水溶液中的行為全章復(fù)習(xí)魯科版選修4

第3章物質(zhì)在水溶液中的行為安丘市實(shí)驗(yàn)中學(xué)周月明第4節(jié)離子反應(yīng)能力專(zhuān)題突破專(zhuān)題一、電解質(zhì)溶液中微粒關(guān)系電解質(zhì)溶液屬于混合體系。因電解質(zhì)溶液能夠發(fā)生電離、水解等反應(yīng)，使得溶液中存在著多種形式的微粒，微粒的濃度也因此而變化。下面是溶液中的五個(gè)關(guān)系：一、守恒關(guān)系（1）電荷守恒：電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)。 值得注意的是：電荷守恒不一定是陰、陽(yáng)離子數(shù)相等；②電荷總數(shù)通常是用各種陽(yáng)（陰）離子濃度乘以該離子所帶的正（負(fù)）電荷數(shù)的積總和表示。如NaHCO3溶液中，推出：[Na+]十[H+]=[HCQ-]十2[CO32-]十[OH-]。（2）物料守恒：電解質(zhì)溶液中某種特定的元素因水解或電離存在多種形式，該元素的 原子總數(shù)是不會(huì)改變的，其實(shí)質(zhì)是原子守恒。值得注意的是：①可以根據(jù)溶質(zhì)化學(xué)式的定組成關(guān)系，列出物料守恒的關(guān)系式；②應(yīng)用時(shí)， 須弄清電解質(zhì)溶液中存在的各種變化，找全該元素存在的各種形式，不能遺漏。如NaHCOs溶液中n（Na+）:n（C）=1:1，推出：[Na+]=[0H-]十[CO32-]十[H2CO3]。（3）質(zhì)子守恒：電解質(zhì)溶液中得到質(zhì)子（ H+）的總數(shù)等于失去質(zhì)子總數(shù)，它體現(xiàn)了 H+間的轉(zhuǎn)移關(guān)系，即水電離出OH-的量始終等于水電離出H+的量。值得注意的是：①質(zhì)子守恒關(guān)系式可以由電荷守恒、物料守恒關(guān)系式推導(dǎo)出；②應(yīng)用時(shí)，若守恒關(guān)系中同時(shí)出現(xiàn)分子和離子，且不是物料守恒，可以考慮是否為質(zhì)子守恒。例如在 NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3為得到質(zhì)子后的產(chǎn)物；NH3、OH-、CQ2-為失去質(zhì)子后的產(chǎn)物，故有以下關(guān)系：+-2-[H3O+]+[H2CO3]=[NH3]+[OH-]+[CO32-]。二、 主次關(guān)系對(duì)于反應(yīng)混合型的溶液，應(yīng)該全面分析反應(yīng)過(guò)程，找出溶液存在的平衡關(guān)系和主次關(guān)系，其中以電離為主的溶液呈酸性，女口NaHSOs、NaH2PO4、CH3COOH和CHsCOONa的混合溶液；以水解為主的溶液呈堿性，主要是除NaHSOs、NaH2PO4以外的多元弱酸強(qiáng)堿鹽及NaCN和HCN的混合溶液。三、 大小關(guān)系（1）對(duì)于弱酸、弱堿溶液電離程度小，產(chǎn)生的離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于弱電解質(zhì)分子的濃度，它主要適用于弱電解質(zhì)溶液中微粒濃度大小比較的題型。如 0.1mol/LCH3COOH溶液微粒濃度大小關(guān)系為： [CH3COOH]>>[H+]>[CH3COO-]>[OH-]（2）對(duì)于含一種弱根離子的鹽溶液，水解程度一般很小，水解產(chǎn)生的離子或分子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于弱根離子，它主要適用含一種弱根離子的鹽溶液中微粒濃度大小比較的題型。如0.1mol/L溶液微粒濃度大小關(guān)系為： [Na+]>[CH3COO-]>>[OH -]>[CH3COOH]>[H+]。四、 相互影響關(guān)系如果加入影響平衡移動(dòng)的某種離子，導(dǎo)致平衡發(fā)生了移動(dòng)，根據(jù)勒沙特勒原理，達(dá)到新平衡時(shí)各微粒的濃度將發(fā)生變化。五、 自我調(diào)節(jié)關(guān)系對(duì)于弱酸、弱酸鹽或弱堿、弱堿鹽組成的混合溶液，能在一定的范圍內(nèi)抵制外加的少量酸、堿或稀釋的影響，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)，pH不發(fā)生顯著變化。如CH3COOH和CH3COONa的混合溶液，存在：（1）CH3COOHCH3COO-+H+（2）CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-。加入少量的強(qiáng)酸后，實(shí)質(zhì)是加少量的H+,使得（1）向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，（2）向正反應(yīng)移動(dòng)，[CH3COOH]略有增大，[CH3COO-]略有減小，但[CH3COOH]/[CH3COO]的比值變化很小，溶液中[H+]基本不變。反之，加強(qiáng)堿（實(shí)質(zhì)是加OH-）,[CH3COOH]/[CH3COO-]同樣變化很小。加水稀釋?zhuān)沟肹CH3COOH]、[CH3COO-]同時(shí)減小，其比值仍保持基本不變，pH變化不大。另外，對(duì)于上述混合溶液具有一定的調(diào)

節(jié)范圍，一般而言，當(dāng) C（鹽）與c（酸）相等時(shí)，溶液的調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)。可見(jiàn)，在處理溶液中微粒濃度關(guān)系時(shí)，往往是幾個(gè)關(guān)系同時(shí)考慮， 綜合應(yīng)用，唯有這樣，才能理順復(fù)雜混合溶液中微粒濃度間的關(guān)系，輕松愉快的解題。例1、0.1mol?L-1NaHCO3溶液中，下列關(guān)系正確的是（ ）[Na+]=[HCO3]+[CO3-]=0.1molL?[Na+]+[H+]=[HCO3-]+[CO32-]+[OH-][Na+]+[H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-][OH-]=[CO32-]+[H+]+[H2CO3]解析：根據(jù)NaHCOs溶液中存在的電離、水解關(guān)系，得出溶液中存在 Na+、H+、CO32-、HCO3-、OH-五種離子。根據(jù)電荷守恒，得出：[Na+]+[H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]，根據(jù)物料守恒，得出：[Na+]=[HCO3-]+[CO32-]+[H2CO3]=O.1molL-1,根據(jù)質(zhì)子守恒，得出：2+[CO3-]+[OH-]=[H]+[H2CO3]，故C項(xiàng)正確。答案：C物料守恒以及質(zhì)子守恒【友情提示】溶液中離子濃度之間的關(guān)系主要是利用電荷守恒、物料守恒以及質(zhì)子守恒這三個(gè)式子來(lái)判斷正誤。專(zhuān)題二、離子濃度大小比離子濃度大小比較是近年來(lái)高考的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。 縱觀全國(guó)和地方高考化學(xué)試卷幾乎年年涉及這種題型。這種題型考查的知識(shí)點(diǎn)多，靈活性、綜合性較強(qiáng)，有較好的區(qū)分度，它能 有效地測(cè)試出學(xué)生對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)、電離平衡、水的電離、 pH值、離子反應(yīng)、鹽類(lèi)水解等基本概念的掌握程度及對(duì)這些知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。解答這類(lèi)題目時(shí)，首先必須有正確的思路：「酸或堿溶液 考慮電離、鹽溶液 考慮水解電解質(zhì)溶液<f不反應(yīng)—同時(shí)考慮電離和水解不過(guò)量I反應(yīng)不過(guò)量I反應(yīng)1生成鹽溶液——考慮水解一 過(guò)量——根據(jù)過(guò)量程度考慮電離或水解 一其次要掌握解此類(lèi)題的三個(gè)思維基點(diǎn)：電離、 水解和守恒（電荷守恒、物料守恒及質(zhì)子守恒）。要特別注意出0本身的電離。再次是熟悉常見(jiàn)的題型并掌握解決此類(lèi)題目的方法。 這類(lèi)試題的情景有：?jiǎn)我徽}溶液、酸式鹽溶液、酸堿混合形成鹽溶液、鹽與剩余酸堿的混合溶液、不同鹽溶液中指定離子等。 此類(lèi)題通常都要從兩平衡”三守恒”角度分析（兩平衡：電離平衡和水解平衡；三守恒：電 荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒）。解決此類(lèi)題的方法是：寫(xiě)出溶液中所有的平衡，注意區(qū)分 主次（題干中的隱含條件），然后比較。比較的規(guī)律有：多元弱酸溶液，根據(jù)多步電離分析。如在 H3PO4溶液中：[H+]>[H2PO4]>[HPO42-]>[PO43-]。多元弱酸的正鹽溶液根據(jù)酸式根的分步水解分析。如 NazCQ溶液中：[Na+]>[CO32-]>[OH-]>[CO32-]。不同鹽溶液中同一離子濃度的比較， 要看其它離子對(duì)其影響的因素。 如在相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液中，①NH4CI②CfCOONH③NH4HSQ,[NH4+]由大到小的順序?yàn)棰勖?gt;②?；旌先芤褐懈麟x子濃度的比較，要進(jìn)行綜合分析，如電離因素、水解因素等。如在0.1molL:1的NH4CI和0.1mol匚1的氨水混合溶液中，各離子濃度的大小順序?yàn)椋?[NH4+]>[C「]>[OH-]>[H+]。在該溶液中，NH3H2O的電離與NH4+的水解互相抑制，NH3H2O的電離因素大于NH4+的水解作用時(shí)，溶液顯堿性，[OH-]>[H+]，同時(shí)[NH4+]>[C「]例2:將0.1molL-1CH3COONa溶液20mL與0.1molL-1HCI水溶液10mL混合后，溶液呈酸性，則溶液中有關(guān)粒子的濃度關(guān)系正確的是（ ）--+[CH3C00]>[Cl]>[H]>[CH3COOH][Cl-]>[CH3COO-]>[CH3COOH]>[H+][CH3COO-]=[Cl-]>[H+]>[CH3COOH][Na+]+[H+]=[CH3COO-]+[Cl-]+[OH-]解析：兩溶液混合后發(fā)生的反應(yīng)為： CHsCOONa+HCI=CHsCOOH+NaCI，反應(yīng)后的溶液中的溶質(zhì)是CH3COONa、CH3COOH、NaCl且三者等物質(zhì)的量濃度，對(duì)于該混合溶液，存在下列平衡關(guān)系：①H20H++OH- ②CH3COOHCH3COO-+H+ ③CH3C00-+H2O=CH3COOH+OH- 因溶液呈酸性，說(shuō)明溶液中 CH3COOH電離程度大于CH3C00-的水解程度，得出：[H+]>[OH-]、[CH3C00-]>[CH3COOH]，再根據(jù)物料守恒，得出：[CH3C00-]+[CH3C00H]=2[Cl]即：[CH3C00-]>[Cl]>[CH3C00H],另外，溶液H+主要來(lái)源于ch3C00H的電離（量很小，是次要離子），故B項(xiàng)錯(cuò)。再根據(jù)電荷守恒，得出D項(xiàng)正確。答案：D【友情提示】對(duì)于能反應(yīng)的兩種溶質(zhì)混合后判斷溶液中離子濃度的問(wèn)題， 方法是先寫(xiě)出反應(yīng)后的產(chǎn)物，再根據(jù)存在的平衡以及物質(zhì)的量的關(guān)系進(jìn)行比較。專(zhuān)題三、常見(jiàn)離子不能共存的題型1．“無(wú)色透明”條件型若題目限定溶液無(wú)色”則不含有色離子，即Fe2+（淺綠色）、Fe3+（棕黃色）、Cu2+（藍(lán)色）、Mn04-（紫色）等離子。若透明”則溶液不形成混濁或沉淀（與溶液有無(wú)顏色無(wú)關(guān)） 。如Ag+與Cl-、Br-、I-、SQ2-；Ca2+■與CQ2-、SQ2-；Ba2"CQ2-、SQ2-、SQ2-等在水溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)，有混濁或明顯的沉淀生成，它們不能大量共存。2．“酸性”條件型常見(jiàn)的敘述有酸性溶液、PH=1的溶液、能使PH試紙變紅的溶液、紫色石蕊試液呈紅色的溶液、甲基橙呈紅色的溶液、加入鎂粉能放出氫氣的溶液、[0H—]=1x110molL1的溶液等。若題目中限定溶液呈酸性， 則溶液中有H+存在，其中不能大量含有0H-、弱酸根離子（如CO32-、SQ2-、S2-、F、CIO、CH3COO、C6H5O-、PO43-、AIO2-、SiQ2-等）以及弱酸的酸式根離子（女口HCQ-、HSQ-、HS-、HPO42-、H2PO-等）。3．“堿性”條件型常見(jiàn)的敘述有堿性溶液、 PH=14的溶液、能使PH試紙變藍(lán)的溶液、紅色石蕊試紙變藍(lán)的溶液、酚酞呈粉紅色的溶液、加入鋁粉反應(yīng)后生成 AIO2的溶液、[H+]=1x110molL-1的溶液、既能溶解AI（OH）3又能溶解HzSiQ的溶液等。若題目中限定溶液呈堿性，則溶液中有 OH—存在，其中不能大量含有 H+、弱堿的陽(yáng)離子（如NH4+、Mg2+、Ag+、Al3+、Zn2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+等）以及弱酸的酸式根離子。4．“酸性或堿性”條件型常見(jiàn)的敘述有能使AI反應(yīng)放出H2的溶液、水電離出的[H+]或[OH-]v1x10molL-1的溶液等。若題目中出現(xiàn)這樣的條件，則溶液中可能有H+存在，也可能有OH-存在，分析時(shí)要注意題目要求回答的是一定能大量共存（滿足無(wú)論是與H+還是與OH-都不會(huì)反應(yīng)）還是可能大量共存（只要滿足與H+、OH-中的一種不會(huì)反應(yīng)）。5．“氧化還原反應(yīng)”條件型若題目中出現(xiàn)因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存這樣的條件時(shí)， 要考慮各離子組中是否存在強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性的離子。 如Fe3+與扌、SQ2-、HSO-、I-；H+與S2O32-；L與SQ2-（H+）;MnO4-（H+）與 Ci ； MnO 4-（H+）、NO3-（H+）與 Fe2+、$-、HS、SQ2-、Br-、I-、HSQ-等不能大量共存。6．“雙水解反應(yīng)”條件型若題目中出現(xiàn)因發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存這樣的條件時(shí)， 要考慮各離子組中是否存在會(huì)發(fā)生雙水解反應(yīng)的陰、陽(yáng)離子。如 Fe3+與CO32-、HC03-、AIOJ;人13+與CQ2-、HCQ-、S2-、HS、AIO2-;”巴+與AI02等會(huì)發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存。7?絡(luò)合反應(yīng)”條件型若題目中出現(xiàn)因發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能大量共存這樣的條件時(shí)， 要考慮各離子組中是否存在會(huì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的離子。如SCN與7?絡(luò)合反應(yīng)”條件型若題目中出現(xiàn)因發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能大量共存這樣的條件時(shí)， 要考慮各離子組中是否存在會(huì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的離子。如SCN與Fe2+、Fe3+;Fe3+與C6H5O-等會(huì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能大量共存。例3、在下列條件下，一定能大量共存的離子組是（A.B.C.D.）無(wú)色透明的水溶液中， K+、Mg2+、I-、pH=1的NaNO3的水溶液中，NH4、Fe、SQ-、CI-［HCO3-］=0.1mol/L的溶液中，Na、K、CQ-、Br-由水電離產(chǎn)生的［OH-］=1X110molL-1的溶液中，H+、Al3+、CMnO4-「、NO3-B項(xiàng)中，pH=1時(shí)呈酸性,D項(xiàng)中，由解析：AB項(xiàng)中，pH=1時(shí)呈酸性,D項(xiàng)中，由能發(fā)生下列氧化還原反應(yīng)， 3Fe2++4H++NQ-=3Fe3++NOf+2H2O而不能大量共存；水電離產(chǎn)生的［OH「］=1X-10mol?，則pH=O或pH=14，即溶液呈酸性或堿性，而 人產(chǎn)在堿性溶液中不能大量存在，即 AI3++3OH-=AI（OH）3J或A|3++4OH-=AIO2+2H2O,貝D也不能大量共存；C項(xiàng)中HCQ-、Na+、K+、CC32-、Br-離子之間不發(fā)生反應(yīng)，故一定能夠大量共存。能將給定的要求轉(zhuǎn)化為響如上題中B選項(xiàng)的判斷，只要能將給定的要求轉(zhuǎn)化為響如上題中B選項(xiàng)的判斷，只要【友情提示】此類(lèi)題目在解決時(shí)應(yīng)該將題目給的要求看清楚，應(yīng)的離子再加入到所給的幾種離子中， 然后判斷是否能共存。在所給的離子中加入H+,D項(xiàng)中加入H+或OH■后再判斷就可以?！締J考真題體驗(yàn)】（2008北京卷，6）對(duì)水的電離平衡不產(chǎn)生影響的粒子是解析：水的電離式為：H20=H++0H-,A溶于水成為鹽酸，電離產(chǎn)生的H+,使得平衡左移，B質(zhì)子數(shù)為26的是Fe3+,其能發(fā)生水解，使得平衡右移， C表示的是CI-,其不影響該平衡，D是醋酸根離子，其能水解，使平衡右移。答案：C考題點(diǎn)評(píng)：此題涉及了電離平衡的知識(shí)，特別是能發(fā)生水解的離子對(duì)電離平衡的影響， 重點(diǎn)是掌握解題的方法和技巧，明確化學(xué)用語(yǔ)的意義。（2008天津卷，9）醋酸溶液中存在電離平衡CH3COOHH+CH3COC），下列敘述不正確的是（）醋酸溶液中離子濃度的關(guān)系滿足： ［H+］=:OH-］+:CH3COO］0.10molL-1的CH3COOH溶液中加水稀釋?zhuān)芤褐校跲H-］減小CH3COOH溶液中加少量的CHCOONa固體，平衡逆向移動(dòng)常溫下pH=2的CH3COOH溶液與pH=12的NaOH溶液等體積混合后，溶液的pHV7解析：根據(jù)電荷守恒，選項(xiàng)A中的等量關(guān)系成立；選項(xiàng)B中加水稀釋?zhuān)嬖趦煞N情況， 一是加水電離平衡正向移動(dòng)，使得:OH-］增大，二是使得溶液的體積增大，溶液的 ［OH-］減小，因此誰(shuí)成為影響［OH-］大小的因素不能確定；選項(xiàng)C中加入少量的固體CACOONa實(shí)際上相當(dāng)于增大了CH3COO,使平衡向逆向移動(dòng)；選項(xiàng)D中pH=2的CfCOOH溶液中的［H+］和pH=12的NaOH溶液中的:OH-］相等，但由于CHsCOOH為弱酸，CfCOOH只有部分電離，所以反應(yīng)后溶液呈酸性。答案：Bo

同時(shí)也對(duì)混合溶液酸堿考題點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了弱電解質(zhì)的電離平衡以及影響因素,性有一定得考查。同時(shí)也對(duì)混合溶液酸堿（2008廣東卷，9）已知Ag2SQ的？為2.0X130將適量Ag2SC4固體溶于100mL水中至剛好飽和，該過(guò)程中Ag+和SQ2-濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如右圖：（飽和AgzSQ溶液中[Ag+]=0.034mol匚1o若八時(shí)刻在上述體系中加入 100mL0.020