鹽類水解是電離平衡的一種應用,存在與大多數鹽溶液中,對于準確研究鹽及其在溶液中的性質至關重要,是高考的重要內容。理解鹽類水解的實質和規律,掌握鹽類水解的應用,能準確判斷離子共存、離子濃度的大小關系、配制溶液、物質鑒別、試劑儲存、某些鹽的分離除雜、化肥的合理使用等這些問題。縱觀近幾年的各地高考試題鹽類水解仍是高考的熱點,從題型上看主要涉及以下三點:
一、鹽溶液的酸堿性判斷、PH值大小比較
本知識點考查主要從鹽類水解規律,理解越弱越水解為出發點,應用電離平衡移動原理結合溶液的PH值準確判斷溶液的酸堿性強弱和PH值大小。
例1、(北京卷)在①Na2CO3溶液 ②CH3COONa溶液 ③NaOH溶液各25毫升,物質的濃度為0.1mol/L 下列說法正確的是()
A.3種溶液的PH值大小順序為③﹥②﹥①
B.若將3種溶液稀釋相同倍數,PH值變化最大的是②
C.若分別加入25ml0.1mol/L鹽酸后,PH值最大的是①
D.若3種溶液的PH值均為9,則物質的量濃度的大小順序為③﹥①﹥②
解析:答案:C 本題在知識點上考查鹽類的水解、溶液的稀釋、電解質的電離而在能力考查上意在考查怎樣體現“學科內綜合”。A選項CO32-比CH3COO-水解程度大,故3種溶液的PH值大小順序為③﹥①﹥②。B選項由于①②中存在陰離子水解平衡,稀釋后平衡向正向移動,使OH-物質的量增多,OH-離子濃度變化小,則PH值變化最大的是③。C選項,加入25ml0.1mol/L的鹽酸后,①變為NaHCO3和NaCl的混合液,HCO3-水解,溶液顯堿性。②變為NaCl和CH3COOH的混合液。溶液顯酸性。③變為NaCl溶液,溶液顯中性。D選項一般的鹽只有少量的水解,故當PH值均為9時,物質的量濃度的大小順序為②﹥①﹥③。
例2、(全國卷)物質的量濃度相同的下列溶液中,符合按PH值由小到大順序排列的是( )
A.Na2CO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl
B.Na2CO3 NaHCO3 NH4Cl NaCl
C.(NH4)2SO4 NH4Cl NaNO3 Na2S
D.NH4Cl(NH4)2SO4 Na2S NaNO3
解析:答案:C (NH4)2SO4 和NH4Cl為強酸弱堿鹽,溶液顯酸性,因(NH4)2SO4中C(NH4+)比NH4Cl中C(NH4+)大,故酸性(NH4)2SO4 大于NH4Cl;NaNO3為強酸強堿鹽,溶液顯中性。Na2S為強堿弱酸鹽,溶液顯堿性。故選C。
二、溶液中離子濃度大小關系
本知識點主要考查溶液中離子濃度大小比較以及溶液中三個守恒關系:電荷守恒,物料守恒,質子守恒。:電荷守恒的判斷關鍵在于找全溶液中所有陽離子和所有陰離子。物料守恒的判斷關鍵在于找全溶液中某元素或原子團的所有存在形式。質子守恒關鍵在于找準與得失質子有關的微粒作標準。
例3、(廣東卷)下列各溶液中微粒的物質的量濃度關系正確的是()
A.0.1mol/LNa2CO3溶液:C(OH-)=C(HCO3-)+C(H+)+2C(H2CO3)
B.0.1mol/L NH4Cl 溶液中:C(NH4+)=C(Cl-)
C.向醋酸鈉溶液中加入適量醋酸,得到的酸性混合液:
C(Na+)﹥C(CH3COO-)﹥C(H+)﹥COH-)
D.向硝酸鈉溶液中滴加稀鹽酸得到的PH=5混合溶液:C(Na+)=C(NO3-)
解析:答案AD A選項是質子守恒該溶液的標準是H2O和CO32-
B選項中NH4+水解,使C(NH4+)﹤C(Cl-);C選項中電荷不守恒,微粒濃度順序應為C(CH3COO-)﹥C(Na+) ﹥C(H+)﹥COH-);D選項中在硝酸鈉溶液中加入稀鹽酸但C(Na+)與C(NO3-)關系沒變仍相等。
例4、(江蘇卷)下列溶液中各微粒濃度關系不正確的是()
A.0.1mol/LHCOOH溶液中:C(HCOO-)+C(OH-)=C(H+)
B.1L0.1mol/LCuSO4·(NH4)2SO4·6H2O的溶液中:
C(SO42-)﹥C(NH4+)﹥C(Cu2+)﹥C(H+)﹥C(OH-)
C.0.1mol/LNaHCO3溶液中:C(Na+)+C(H+)+C(H2CO3)= C(HCO3-)+C(CO32-)+C(OH-)D、等體積、等物質的量濃度的NaX和HX混合后的溶液中
C(Na+)﹥C(HX)﹥C(X-)﹥C(H+)﹥C(OH-)
解析:答案:CD 本題考查電解質溶液中微粒濃度的關系,需要對鹽的水解弱電解質的電離以及溶液中的三個守恒關系準確把握。A選項中由溶液中電荷守恒可得。B選項中溶液中的NH4+發生水解使溶液顯酸性。C選項,由電荷守恒得C(Na+)+C(H+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+ C(OH-)故有C(Na+)+C(H+)+C(H2CO3)﹥C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-)D選項中由于X-水解和HX的電離程度不確定,所以就無法確定溶液的酸堿性。
例5、草酸是二元中強酸,草酸氫鈉溶液顯酸性。常溫下,向10ml0.01mol/L草酸氫鈉溶液中滴加0.01mol/LNaOH溶液,隨著NaOH溶液體積的增加,溶液中離子濃度關系正確的是()
A.V(NaOH)=0時,C(H+)=1×10-2mol/L
B.V(NaOH)﹤10ml時,不可能存在C(Na+)=2C(C2O42-)+C(HC2O4-)
C.V(NaOH)=10ml時,C(H+)=1×10-7mol/L
D.V(NaOH)﹥10ml時,C(Na+)﹥C(C2O42-)﹥C(HC2O4-)
解析:答案D本題以草酸氫鈉為例,主要考查弱電解質的電離、鹽的水解及應用A選項C(HC2O4-)不能完全電離;B選項,當V(NaOH)﹤10ml時溶液存在呈中性的可能,即C(H+)=C(OH-)并存在電荷守恒:C(Na+)+C(H+)=2C(C2O42-)+C(HC2O4-)+C(OH-);C選項,當V(NaOH)=10mlHC2O4-與OH-恰好完全反應,生成C2O42-,其水解后使溶液顯堿性,故C(H+)﹤1×10-7mol/L;D選項,當V(NaOH) ﹥10ml時,HC2O4-完全轉化為C2O42-,其在水解,生成少量的HC2O4-,故C(Na+)﹥C(C2O42-)﹥C(HC2O4-)。
例6、(四川卷)在25℃時,將PH=11的NaOH溶液與PH=3的CH3COOH溶液等體積混合后,下列關系中正確的是()
A.C(Na+)=C(CH3COO-)+C(CH3COOH)
B.C(H+)=C(CH3COO-)+C(OH-)
C.C(Na+)﹥C(CH3COO-)﹥C(OH-)﹥C(H+)
D.C(CH3COO-)﹥C(Na+)﹥C(H+)﹥C(OH-)
解析:答案D 本題考查電解質溶液中離子濃度的大小關系,仍然是利用“守恒”,在“相等”的基礎上尋找“不等”,而“不等”是通過“相等”來實現的。酸堿等體積混合,當PH值之和等于14時,強酸與弱堿混合溶液顯堿性;強堿與弱酸混合溶液顯酸性;強酸與強堿混合溶液呈中性。而本題是強堿與弱酸混合溶液呈現酸性,故有C(H+)﹥C(OH-)而由溶液中電荷守恒可得C(H+)+C(Na+)= C(CH3COO-)+C(OH-)且C(H+)﹥C(OH-)所以溶液中的離子濃度大小關系為C(CH3COO-)﹥C(Na+)﹥C(H+)﹥C(OH-)
例7、(全國卷)由硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸組成的混合溶液,其PH=1,C(AL3+)=0.4mol/L
C(SO42-)=0.8mol/L 則C(K+)為()
A:0.15mol/LB:0.2mol/L
C:0.3mol/L D:0.4mol/L
解析:答案 C本題考查溶液的PH及電荷守恒的計算PH=1可知C(H+)=0.1mol/L,根據混合溶液中電荷守恒可得:C(H+)+3C(AL3+)+C(K+)=2C(SO42-)+C(OH-)因為酸性溶液故有C(H+)﹥﹥C(OH-)計算中C(OH-)忽落C(K+)=2 C(SO42-)-C(H+)-3C(AL3+)=2×0.8mol/L-0.1mol/L-3×0.4mol/L=0.3mol/L.
三、利用鹽類水解除去易水解的雜質離子
本知識點主要利用鹽類水解加入一種試劑調節溶液的PH值促使離子水解轉化為沉淀而除去達到凈化的目的。
例8、(山東卷)鐵及其鐵的化合物應用廣泛,如 FeCl3可用作催化劑、印刷電路板腐蝕劑和外傷止血劑等。
⑴寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式
⑵若將⑴中的反應設計成原電池,請畫出原電池的裝置圖,標出正、負極,并寫出電極反應式。
正極反應式
負極反應式
⑶腐蝕銅板后的混合溶液中,若Cu2+、Fe3+、Fe2+的濃度均為0.10mol/L,請參照下表給出的數據和藥品,簡述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的實驗步驟
⑷、某科研人員發現劣質不銹鋼在酸中腐蝕緩慢,但在某些鹽溶液中腐蝕現象明顯。請從上表提供的藥品中選擇兩種(水可任選),設計最佳實驗,驗證劣質不銹鋼易腐蝕。
有關反應的化學方程式劣質
不銹鋼腐蝕的實驗現象 。
解析:⑴該反應是FeCl3氧化金屬銅,離子方程式為2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
⑵將⑴中反應設計成原電池必須是Cu作電極,選擇比銅不活潑的金屬或碳棒為正極,FeCl3溶液做電解質溶液。裝置圖(略)正極:2Fe3++2e-=2Fe2+:負極:Cu-2e-=Cu2+
⑶根據表中給出的數據可知,把Cu2+中混有的Fe2+、Fe3+除掉的方法是將Fe2+氧化為Fe3+,調節溶液的PH值到3.2-4.7,Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀,過濾除去,根據除雜原則,去雜不能加雜,選擇氧化劑為Cl2,加入CuO調節溶液的PH值。
⑷根據題給條件,此不銹鋼在鹽溶液中腐蝕明顯,可選擇的藥品為CuO,濃H2SO4,先用水稀釋濃H2SO4再用H2SO4與CuO反應生成CuSO4溶液,不銹鋼與CuSO4溶液反應,在不銹鋼的表面有紫紅色物質生成,即可驗證劣質不銹鋼易被腐蝕。
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