策略5 电解质溶液方面xx的解题方法与技巧
金点子:
本策略内容主要包括:弱电解质的电离平衡、水的电离和溶液的pH、盐类的水解三部分。从近十年的高考xx来看,水的电离与溶液pH的求算、溶液中离子浓度大小的比较、离子共存,是高考中常考不衰的热点内容。随着人们对环境保护意识的增强,有关与溶液有关的废水分析与处理问题,将会与离子共存、pH求算及中和滴定一起融入未来的高考xx中。
1.弱电解质的电离平衡
可通过平衡状态分析法进行比较分析。
2.溶液的pH计算
酸可直接计算,碱可通过pOH转换成pH。
25℃时,pH + pOH = 14
3 .盐类水解的应用
经典题:
例题1 :把0.05 mol NaOH固体分别加入下列100 mL
液体中,溶液的导电能力变化最小的是
A.自来水
C.0.5 mol• L-1 HAc 溶液
方法:导电性强弱决定于什么?是解答出此类xx的关键。一般说来,金属的导电性决定于单位体积内自由电子数,电解质的导电性决定于单位体积内自由移动的离子数,也即自由离子的浓度。
捷径:溶液的导电能力变化最小,也即自由移动的离子的浓度变化最小。选项A、C均有弱电解质变成强电解质,离子浓度增大。选项D由于加入NaOH
固体,增大了离子浓度。B中NaOH 与含等物质的量HCl 的盐酸反应后,溶质由HCl 变成NaCl
,离子浓度不变,导电性几乎不变。故选B。强弱要分清、浓度是关键。若不注意强弱电解质问题,此题极易误选答案C。
总结:导电性问题是生产生活中的常见问题,其导电性不仅有溶液中的导电,还有金属与非金属(如石墨)的导电。此类xx一要注意自由电荷的浓度;二要注意两类导电物质本质不同,金属的导电为物理过程,而电解质溶液的导电实际上是一电解过程。
例题2 :相同温度、相同物质的量浓度的四种溶液:①CH3COONa②NaHSO4 ③NaCl
④C6H5—ONa,按pH由大到小的顺序排列,正确的是
A.④ > ① > ③ >
②
C.① > ② > ③ >
④
方法:溶液pH的大小由两种情况决定,一是电解质本身的电离,二是水的电离,而水的电离程度的大小又决定于盐类水解程度的大小。此类xx要求准确把握酸碱的相对强弱,充分依靠水解规律判析。
捷径:四种溶液可分成三组,②NaHSO4,电离显酸性,pH < 7;③NaCl
为强酸强碱的正盐,不水解,溶液呈中性,pH= 7;①④是强碱弱酸盐,水溶液均呈碱性,因 CH3COOH
的酸性较C6H5OH强,故pH值应为
总结:此类xx解答的一般步骤为:先分组,然后再对组内物质根据电离与水解程度进行判析。题中溶液除为盐溶液外,还可能为酸或碱。如等浓度的八种稀溶液:①Na2SO4②H2SO4
③NaHSO4 ④NH4Cl ⑤NaHCO3 ⑥NaCO3 ⑦NaOH ⑧Ba(OH)2 ,其pH由小到大的顺序为 ②③④①⑤⑥⑦⑧
。
例题3 :已知一种c(H+)=1×10-3mol•L-1的酸和一种c(OH— )= 1×10-3 mol•
L-1碱溶液等体积混合后,溶液呈酸性。其原因可能是
A.浓的强酸和稀的强碱溶液反应
C.等浓度的强酸和弱碱溶液反应
方法:酸碱中和后所得溶液的酸碱性主要有两方面因素制约,①盐的水解,②酸碱用量。解题时既要考虑酸碱的强弱,又要考虑酸碱用量的多少,两者缺一不可。
捷径:题中两溶液中的c(H+)= c(OH—
),采用中和假想法,若是强酸强碱等体积混合,溶液一定呈中性。现溶液呈酸性,说明酸过量,且必须是弱酸。以此得答案B。
总结:中和反应后溶液的酸碱性由两方面决定。该题给出c(H+)=
c(OH—),故应从酸碱用量考虑。如未理解题意,极易从盐的水解进行分析,故易错选C、D。
例题4
:在下列叙述中,能说明盐酸是强酸,醋酸是弱酸的是
A.将pH= 4的盐酸和醋酸稀释到pH= 5的溶液,醋酸所加的水量多
B.盐酸和醋酸都可用相应的钠盐与浓硫酸反应制取
C.相同pH的盐酸和醋酸溶液中分别加入相应的钠盐固体,醋酸的pH变化大
D.相同pH的盐酸和醋酸分别跟锌反应时,产生氢气的起始速度相等
方法:强弱电解质的区别在于电离程度的大小,而电离程度则可通过溶液中电离产生的离子浓度进行定性分析。对于酸、碱的稀溶液,则又可以通过pH的大小或变化情况来进行判析。
捷径:B未涉及酸性强弱。DpH相等,与锌反应的速度必相等,与酸性强弱无关。A由于稀释到相同pH,醋酸加水量大于盐酸,证明稀释过程中醋酸电离度增大,所以醋酸是弱酸。C中加入相应钠盐固体,醋酸pH变化大,证明所加CH3COO—抑制了CH3COOH的电离,存在电离平衡,属弱酸。故选A、C。
总结:弱酸稀释,电离度增大,造成溶液中[H+]变化较强酸小。如要获得相同pH,其加水量必超过强酸。部分同学由于未考虑电离度对离子浓度的影响,而漏选A。
例题5
:在某无色透明的酸性溶液中,能共存的离子组是
A.NH4+、NO3—、Al3+、Cl—
C.MnO4—、K+、SO42—、Na+
方法:离子共存问题在高考xx中常常有众多的限制条件,如无色、酸碱性、能跟Al作用产生H2等等。解题时,需找出限制条件,对照选项逐一化解,方可正确获得答案。
捷径:根据条件为无色,先排除C。再根据溶液呈酸性,排除B、D,以此获得答案为A。
总结:条件对离子共存题起着限制和制约的作用。部分考生由于未能考虑无色透明,而错选C。
例题6 :将pH= l的盐酸平均分成
2份,l份加适量水,另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为 (
A.
9
方法:利用pH概念巧算。
捷径:设在1L
pH=1的盐酸中,加入水后pH=2,则加入水的体积约为9L,如果加入0.1mol•L—1的NaOH溶液VL,后溶液的pH也变成2,则
C(H+)=
解之V=
总结:两溶液混合后计算溶液的pH时应注意:混合溶液显酸性时一定要用H+浓度计算,混合溶液显碱性时,一定要用OH—浓度计算,两者不能颠倒。
例题7 :为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AG=
,则下列叙述正确的是
A.中性溶液的AG=0
C.常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG=12
D.常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG=12
方法:运用迁移类比法分析。
捷径:在中性溶液中,c(H+)=c(OH—),AG=
总结:这是一道信息迁移式xx。要善于将酸度的信息与原有pH计算严格区别开来。排除pH计算的干扰是正确解题的保证。
例题8 : 25℃时,若体积为Va 、pH = a的某一元强酸与体积为Vb 、pH= b的某一元强碱混合,恰好中和,且已知Va
< Vb 和a=0.5b。请填写下列空白:
(1)a值可否等于3(填“可”或“否”)
(2)a值可否等于5(填“可”或“否”)
(3)a的取值范围是
方法:当强酸强碱混合时,混合溶液的酸碱性、酸碱体积比及pH问题,均可通过将pH转换成c(H+)或c(OH-),然后在幂指数中将PH叠加进行分析而得。
捷径:(1)若a=3,则 b=6,而b为25℃强碱的pH,必须大于7,故a不可能等于3。
(2)若a=5,则b=10,强酸中c(H+)=10-5
(3)强酸pH=a,c(H+)=10-amol•L-1,强碱pH=b,c(OH-)=10b-14mol•L-1,根据恰好中和知:10-amol•L-1Va=10b-14
mol•L-1Vb,Va / Vb=10a+b-14,因Va <
总结:该题中的关键字词为:恰好中和。唯有根据Va<Vb和a=0.5b
这两点限制条件,将PH化成幂指数形式进行叠加,方能正确解答。部分考生由于未能采用pH叠加法,而造成(2)、(3)两问失分。此类xx既可通过给出强酸与强碱的体积比以确定pH的叠加结果,又可通过直接给出PH叠加结果以求强酸与强碱的体积比。
例题9 :某二元弱酸(简写为H2A)溶液,按下式发生一级和二级电离:H2A H++HA- ,HA- H++A2-
已知相同浓度时的电高度α (H2A)>α (HA-),设有下列四种溶液:
A.0.01mol•L-1的H2A溶液
B.0.01mol•L-1的NaHA溶液
C.0.01mol•L-1的HCl与0.04mol•L-1的NaHA溶液等体积混合液
D.0.02mol•L-1的NaOH与0.02 mol•L-1的NaHA溶液等体积混合液
据此,填写下列空白(填代号)
(1)c(H+){zd0}的是___________________,最小的是______________________。
(2)
c(H2A){zd0}的是______________________,最小的是____________________。
(3) c(A2-){zd0}的是______________________,
最小的是____________________。
方法:从相互反应后的溶液间着手,结合电离与水解的知识进行分析。
捷径:(1)C中两种溶液发生反应,HCl+NaHA=NaCl+H2A,还剩余NaHA。反应后,由于溶液体积扩大一倍,所以溶液中的c(NaHA)与c(
H2A)的浓度均为0.01mol•L—1。同理D溶液经反应后c(Na2A)=0.01mol•L—1。由于C中大量存在HA—,抑制H2A的电离,所以c(H+){zd0}的是A,c(
H+)最小的是D(D中A2—发生水解,溶液显碱性)。
(2)由于C中H2A的电离受到HA—的抑制,所以c(H2A){zd0}的C,而D溶液中获得H2A需要A2—经过两步水解得到,而B只需一步水解HA—+H2O
(3)c(A2—)是在强碱性条件下存在,所以(3)题答案与(1)正好相反。
以此得答案为(1)A,D,(2)C,D,(3)D,A。
总结:两溶液相互混合时首先必须考虑溶液间的反应问题,只有在充分反应后才能再对其溶液中的成分进行分析。
金钥匙:
例题1
:若在加入铝粉能放出氢气的溶液中,分别加入下列各组离子,可能共存的是
A.NH4+、NO3—、CO32—、Na+
C.NO3—、Ca2+、K+、AlO2—
方法:根据限制条件逐项分析。
捷径:加入铝粉放出氢气的溶液,可能是强酸性溶液,也可能是强碱性溶液。选项A、B、D中的离子如CO32—、AlO2—在强酸性溶液,NH4+、Mg2+、H+在强碱性溶液中均不能共存,而C选项中的四种离子是能大量共存的。答案为C。
总结:本题往往误选D,因为只考虑H+与Al反应能产生H2,而忽略了H+与AlO2—不能大量共存这一基本事实。
例题2
:在pH=1的溶液中可以大量共存的离子组是
A.Na+、K+、Cl—、CO32—
C.Al3+、Mg2+、SO42—、Cl—
D.NH4+、K+、OH—、SO42—
方法:离子能否大量共存的依据是离子之间能否发生离子反应。若阴阳离子间能发生反应,导致离子浓度或种类发生变化则表明该阴、阳离子不能大量共存,反之,若离子之间不发生反应,则能共存。分析方法同例1。
捷径:A.pH=1为强酸环境,H+不能与CO32—共存:2H++CO32—=CO2↑+H2O。
B.Ba2+和SO42—反应生成BaSO4沉淀,且不溶于稀硝酸:Ba2++SO42—=BaSO4↓。
C.Al3+、Mg2+、SO42—、Cl—可以共存于强酸溶液中,它们彼此不发生反应。
D.在酸性溶液中H+与OH—不可能同时大量共存:H++OH—=H2O
以此,C选项正确。
总结:解有关离子能否共存的问题时,除能准确判断所给离子组能否发生反应外,还要特别注意xx的前提设置,由于审题时没有注意xx的前提设置“在pH=1的溶液中”,导致误选A和C。
例题3
:在室温下等体积的酸和碱的溶液,混合后pH一定小于7的是(
A.pH = 3的硝酸跟pH = 11的氢氧化钾溶液
B.pH = 3的盐酸跟pH = 11的氨水
C.pH = 3的硫酸跟pH = 11的的氢氧化钠溶液
D.pH = 3的醋酸跟pH = 11的氢氧化钡溶液
方法:对半分析,pH = 3的酸溶液与pH =11的碱溶液其 c(H+)= c(OH-),等体积混合后,电离出的H+和
OH-xx反应,若溶液显酸性,则必须酸过量,也即酸为弱酸。
捷径:c(H+)和 c(OH-)相等的强酸强碱溶液等体积混合后,必为中性,即pH
=7,现要使溶液呈酸性,酸一定要过量,即应选用一种弱酸(部分电离)和强碱溶液混合才能达到目的。以此得答案为D。
总结:等体积是解答该题的关键字词,在酸碱相互混合时,如果存在等量关系,均可用对半法来分析。
例题4
:把0.02mol/LHAc溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合,则混合溶液中微粒浓度关系正确的是
A.c(Ac—)>c(Na+)
C.c(H+)=c(Ac—)-c(HAc)
方法:根据溶液中电荷守恒和物料守恒求解。
捷径:此题实质上是0.05mol/L的HAc溶液和0.05mol/L的NaAc溶液的混合溶液。由电荷守恒关系可得:
c(H+)+c(Na+)=c(Ac—)+c(OH—)
总结:在电解质溶液中通常存在两类守恒关系。一类为电荷守恒,即溶液中各种离子所带电荷数相等,在列式时要注意:离子带多少个电荷,其离子浓度必须乘以多少。另一类为物料守恒,即通过元素比较获得的元素关系守恒。
例题5 :有K2SO4、Al2(SO4)3混合溶液,巳知其中c(Al3+)=0.4mol/L, c(
SO42-)=0.7mol/L,则溶液中K+物质的量浓度为 (
A.0.1mol/L
方法:利用电荷守恒求解。
捷径:混合溶液中K+、Al3+离子所带的正电荷总数,一定等于SO42-所带的负电荷总数,根据电荷守恒关系可得:3c(Al3+)+
c(K+)+ c(H+) = 2c( SO42-) + c( OH-)
。因c(H+)或c(OH-)都很小,可忽略,故3×0.4mol/L +c(K+)=2×0.7mol/L,c(K+)= 0.2mol/L
。所以选C。
总结:在列出溶液中的电荷守恒关系时,无论溶液中的离子浓度有多小,都要列出。
例题6
:在25℃时,若10体积的强酸溶液与1体积的强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合之前,该强酸溶液的pH与强碱溶液的pH之和应满足的关系是
方法:利用xx反应n(H+) = n(OH-)分析求解。
捷径:设强酸溶液的pH=a,强碱溶液的pH=b; 强酸溶液的体积为10V,强碱溶液
的体积为V。强酸溶液中的c(H+)=10-amol/L,强碱溶液
的c(OH-)=10(b-14)mol/L。根据混合后溶液呈中性知:c(H+)•10V=c(OH-)•V
,将浓度数值代入得:
10-amol/L•10V=10(b-14)mol/L•V
总结:酸碱xx中和,pH=7,n(H+) = n(OH-),是此题的关键。
例题7 :下列物质加热浓缩或蒸干,请对其进行分析判断。
①碳酸钾的水溶液蒸干得到的固体物质是