Fe+H2OFe(OH)+H2OFe(OH)2+H2O
+2+
3+
Fe(OH)+HK1
Fe(OH)2+HK2 Fe(OH)3+HK3
++
+
2++
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为:
xFe3++yH2O
Fex(OH)y(3x-y)+
+yH
+
(1)欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)________。 a.降温 c.加入NH4Cl
b.加水稀释 d.加入NaHCO3
(2)室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是________________。 答案 (1)bd (2)调节溶液的pH
“粒子”浓度关系判断 提升学生的“模型认知”素养
素养说明:“粒子”浓度关系判断是高考中的必考点。近年来常以弱酸、弱碱及二元弱酸为素材,创设情境,通过表、图等形式展现。通过电离平衡,水解平衡两大理论基点,结合三大守恒规律、两主判断数学建模突破问题的关键点,从而提升学生的模型认知素养。 1.解读“=”问题——三种守恒规律 (1)电荷守恒——溶液呈电中性
要点——阴、阳离子要找全,离子所带电荷数目要弄清
???阳离子Na、H???如NaHCO3溶液-2-- ?阴离子HCO3、CO3、OH???
+
+
[Na]+[H]=[OH]+[HCO3]+2[CO3] 易错点:CO3前的系数2为CO3所带电荷数目。
(2)物料守恒——由于电离或水解,粒子的种类发生变化,但变化前后元素的原子个数守恒。 要点——化学式关系要明确,相关微粒要找全,溶液体积是否变化要弄清。 如0.1 mol·L Na2CO3溶液中[Na]=2[CO]
1+2---2-
水解后相关微粒为CO3、HCO3、H2CO3?[HCO3]+[H2CO3]+[CO3]=[Na]
2
易错点:①Na2CO3溶液中物料守恒式中,“2”表示[Na]为含碳元素微粒浓度和的2倍。 ②以具体浓度值表达物料守恒式时要注意溶液体积是否变化。
- 16 -
+
-12-
2-
++--2-
(3)质子守恒——水电离出的[H]与[OH]相等 ①Na2S溶液
+-
②NaHCO3溶液较复杂,可通过电荷守恒、物料守恒导出。 易错点:H、OH的来源
2.解读“>、<”问题——两弱、两主理论 电离理论
(1)弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水溶液中:NH3·H2O、NH4、OH浓度的大小关系是[NH3·H2O]>[OH]>[NH4]。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如在H2S溶液中:H2S、HS、S、H的浓度大小关系是[H2S]>[H]>[HS]>[S]。 水解理论
(1)弱电解质离子的水解是微弱的(水解相互促进的情况除外),水解生成的微粒浓度很小,本身浓度减小的也很小,但由于水的电离,故水解后酸性溶液中[H]或碱性溶液中[OH]总是大于水解产生的弱电解质的浓度。如NH4Cl溶液中:NH4、Cl、NH3·H2O、H的浓度大小关系是[Cl]>[NH4]>[H]>[NH3·H2O]。
(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解(第一步水解程度远大于第二步水解),如在Na2CO3溶液中:CO3、HCO3、H2CO3的浓度大小关系应是[CO3]>[HCO3]>[H2CO3]。 酸式盐溶液的酸碱性
酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式盐中酸式酸根离子的电离能力和水解能力哪一个更强,如NaHCO3溶液中HCO3的水解能力大于其电离能力,故溶液显碱性,NaHSO3溶液中HSO3的电离能力大于其水解能力,溶液显酸性。 弱酸与对应盐的混合溶液酸碱性
弱酸(弱碱)与对应盐的混合溶液的酸碱性主要取决于弱酸(弱碱)的电离能力与其盐的水解能力哪一个更强。如等物质的量浓度的CH3COOH与CH3COONa的混合溶液中,CH3COOH的电离程度大于CH3COO的水解程度,[H]>[OH],溶液显酸性。[CH3COO]>[Na]>[CH3COOH]>[H]>[OH]。 [题组训练]
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-
+
-
-
+
+
-
-
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2-
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2-
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+
+
+
-
+
+
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2-
+
+
-
2-
+
-
-
+
+
-
题型一 单一溶液中离子浓度的关系
1.有关①100 mL 0.1 mol/L NaHCO3、②100 mL 0.1 mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是( )
A.溶液中水电离出的H个数:②>① B.溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②>① C.①溶液中:[CO3]>[H2CO3] D.②溶液中:[HCO3]>[H2CO3]
解析 盐类水解促进水的电离,且Na2CO3的水解程度更大,碱性更强,故水中电离出的H个数更多,A项正确;②中钠离子的物质的量浓度为0.2 mol/L,而①中钠离子的物质的量浓度为0.1 mol/L,根据物料守恒及电荷守恒可知溶液中阴离子的物质的量浓度之和②>①,B项正确;NaHCO3水解程度大于电离程度,所以[H2CO3]>[CO3],C项不正确;CO3分步水解,第一步水解占主要地位,D项正确。 答案 C
2.已知NaHSO3溶液显酸性,NaHCO3溶液显碱性,现有浓度均为0.1 mol/L的NaHSO3和NaHCO3两种溶液,两种溶液中各粒子的物质的量浓度存在下列关系(R表示S元素或C元素),其中正确的一组是( )
A.[Na]>[HRO3]>[H]>[RO3]>[OH] B.[Na]+[H]=[HRO3]+[RO3]+[OH] C.[H]+[H2RO3]=[RO3]+[OH] D.[Na]=[HRO3]+[H2RO3]+2[RO3]
解析 A项,NaHCO3溶液显碱性,说明HCO3的水解程度大于电离程度,离子浓度大小为[Na]>[HCO3]>[OH]>[H]>[CO3],A错;B项,根据电荷守恒得,[Na]+[H]=[HRO3]+2[RO3]+[OH],B错;C项,根据质子守恒得(可联合电荷守恒和物料守恒得到),[H]+[H2RO3]=[OH]+[RO3],C正确;D项,根据物料守恒得[Na]=[RO3]+[HRO3]+[H2RO3],D错。 答案 C
题型二 不同溶液中同一离子浓度的大小比较 3.比较下列几组溶液中指定离子浓度的大小。
(1)浓度均为0.1 mol·L的①H2S、②NaHS、③Na2S、④H2S和NaHS混合液,溶液pH从大到小的顺序是________________________________________
______________。[H2S]从大到小的顺序是_________________________。
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-1
-
2-
+
2-
-
-
+
-
-
+
2-
+
+
-
2-
-
+
+
-
2-
+
2-
-
+
+
-
2-
-
+
-
+
2-
-
2-
2-
+
-2-
+
(2)相同浓度的下列溶液中:①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH中,[CH3COO]由大到小的顺序是___________________________________。
(3)[NH4]相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HSO4溶液、③(NH4)2CO3溶液、④NH4Cl溶液,其物质的量
浓
度
由
大
到
小
的
顺
序
为
+
-
_____________________________________________________________。 答案 (1)③>②>④>① ④>①>②>③ (2)②>①>③ (3)④>②>③>① 题型三 酸、碱中和型离子浓度的关系
4.(四川化学)室温下,将一元酸HA的溶液和KOH溶液等体积混合(忽略体积变化),实验数据如下表:
起始浓度/mol·L 实验编号 -1反应后溶 液的pH 9 7 c(HA) ① ② 下列判断不正确的是( )
0.1 c(KOH) 0.1 0.2 x A.实验①反应后的溶液中:c(K)>c(A)>c(OH)>c(H) B.实验①反应后的溶液中:c(OH)=c(K)-c(A)=
--
+
-
+--+
Kw
1×10
-9 mol/L
C.实验②反应后的溶液中:c(A)+c(HA)>0.1 mol/L D.实验②反应后的溶液中:c(K)=c(A)>c(OH)=c(H)
解析 实验①反应后溶液的pH=9,即溶液显碱性,说明HA为弱酸,二者等浓度等体积混合恰好反应生成KA,A水解,A项正确;实验①反应后的溶液中,由电荷守恒式c(H)+c(K)=c(A)+c(OH)知,c(K)-c(A)=c(OH)-c(H),B项错误;因为HA为弱酸,如果与等体积等浓度的KOH溶液混合,溶液显碱性,若溶液显中性,则在两溶液体积相等的条件下,HA溶液的浓度应大于0.2 mol/L,所以实验②反应后的溶液中,c(A)+c(HA)>0.1 mol/L,C项正确;实验②反应后溶液显中性,根据电荷守恒式c(H)+c(K)=c(A)+c(OH),且c(H
+
+
+
-
-
-
-
-
+
-
-
+
-
+
+
+
-
-
+
)=c(OH),则c(K)=c(A),即c(K)=c(A)>c(H)=c(OH),D项正确。
-+-+-+-
答案 B
- 19 -
5.常温下,将等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶体,过滤,所得滤液pH<7。下列关于滤液中的离子浓度关系不正确的是( ) A.
<1.0×10 mol/L [H]
++
-
2-
Kw
-7
B.[Na]=[HCO3]+[CO3]+[H2CO3] C.[H]+[NH4]=[OH]+[HCO3]+2[CO3] D.[Cl]>[NH4]>[HCO3]>[CO3]
解析 A项,由于常温下滤液的pH<7,故[OH]=Kw/[H]<1×10 mol/L,正确;B项,等体积、等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合析出部分NaHCO3晶体后,溶液中的溶质为NaHCO3和NH4Cl,且n(NH4Cl)>n(NaHCO3),HCO3发生电离生成CO3,发生水解生成H2CO3,根据NaHCO3的物料守恒可知:[Na]=[HCO3]+[CO3]+[H2CO3],正确;C项,根据电荷守恒有:[H]+[Na]+[NH4]=[OH]+[HCO3]+2[CO3]+[Cl],错误;D项,由于[NH4Cl]>[NaHCO3],NH4发生水解,HCO3发生微弱的电离,故离子浓度关系为[Cl]>[NH4]>[HCO3]>[CO3],正确。 答案 C
题型四 盐与酸(碱)混合型离子浓度的关系
首先考虑是否反应,若不反应,分析盐的水解程度和酸(碱)的电离程度的大小;若能反应,则按反应后混合组成再综合考虑水解和电离两种因素。
6.用物质的量均为0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中[CH3COO]>[Na
+
-
-
-
+
-
2-
+
+
-
-
2-
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+
+
-
2-
+
-
2-
-
+
-7
-
+
-
2-
+
+
-
-
2-
],下列对该溶液的判断正确的是( )
+
-
A.[H]>[OH]
B.[CH3COO]=0.1 mol·L C.[CH3COOH]>[CH3COO]
D.[CH3COO]+[OH]=0.1 mol·L
解析 本题易错之处是只考虑CH3COO水解生成CH3COOH,使[CH3COOH]增大,[CH3COO]减小,忽视了电离平衡因素占主导地位,而错选C。由电荷守恒可知,[CH3COO]+[OH]=[Na]+[H],因为[CH3COO]>[Na],所以[H]>[OH],A项正确;[CH3COO]+[OH]=[H]+[Na]=[H]+0.1 mol·L>0.1 mol·L,D项错误;由物料守恒可知,[CH3COOH]+[CH3COO]=0.2 mol·L,[CH3COO]>[Na]=0.1 mol·L,故[CH3COO]>[CH3COOH],B、C项错误。 答案 A
7.下列溶液中各微粒的浓度关系正确的是( )
-1
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+
-1
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-1
-1
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+
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+
+
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+
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+
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