盐类水解三大守恒专题训练(30题)-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1
2026-09-22
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内容正文:
盐类水解中的电荷守恒、物料守恒与质子守恒
专题训练(30 题 · 附解题思路与详细答案)
人教版选择性必修 1《化学反应原理》 第三章 水溶液中的离子反应与平衡
(本专题 c 表示物质的量浓度,单位 mol·L⁻¹;“⇌”表示可逆过程)
方法梳理
一、三大守恒的含义与书写要领
1.电荷守恒(电荷平衡)。电解质溶液整体呈电中性:溶液中全部阳离子所带正电荷的总浓度,等于全部阴离子所带负电荷的总浓度。书写时把所有阳离子写在等号一侧、所有阴离子写在另一侧,每种离子的浓度都要乘以自身所带电荷数。
通式:Σ c(阳离子)×阳离子电荷数 = Σ c(阴离子)×阴离子电荷数。
易错:①不要漏掉 H⁺、OH⁻;②多价离子前的系数不能漏,如 2c(CO₃²⁻)、3c(PO₄³⁻)、2c(SO₄²⁻)。
2.物料守恒(又称元素守恒、原子守恒)。投入溶液的某种元素,其各种存在形态(离子、分子)的浓度之和保持不变,并满足投料时的原子个数比。书写时先找一个不水解、不电离的“参照粒子”(如 Na⁺、K⁺、Cl⁻、SO₄²⁻),再按化学式中的原子个数比列式。
例:Na₂CO₃ 中 n(Na)∶n(C)=2∶1,故 c(Na⁺)=2[c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)+c(H₂CO₃)]。
3.质子守恒(质子平衡)。溶液中各物质得到质子(H⁺)的总数,等于失去质子的总数。常用“零水准法”书写:
① 选零水准:溶液中大量存在、并直接参与质子转移的原始粒子(一般取溶质的主体酸碱形态和 H₂O);
② 比零水准多含 H⁺ 的粒子为“得质子产物”,少含 H⁺ 的为“失质子产物”,分别写在等号两侧;
③ 某粒子比零水准每多(或少)几个 H⁺,其浓度前就乘几;H₂O 得质子记为 H⁺、失质子记为 OH⁻。
提示:质子守恒式也可以直接用“电荷守恒式 − 物料守恒式”联立得到,二者完全等价。遇到酸与其盐共存(缓冲体系)等较复杂情形时,推荐用联立法,更不易出错。
二、比较粒子浓度大小的一般步骤——“四步法”
第一步“判反应”:两种溶液混合时,先判断是否发生反应,弄清反应后溶液中的真实溶质及其浓度;
第二步“写平衡”:写出溶液中所有的电离平衡和水解平衡,把溶液中的粒子列全;
第三步“列等式”:根据电荷守恒、物料守恒、质子守恒列出关系式;
第四步“分主次”:结合溶液酸碱性及各平衡进行的相对程度(电离与水解谁为主、第一步远强于后续步),比较各粒子浓度大小。
三、常用判断经验与易错提醒
· 弱酸、弱碱的电离程度都很小;盐类的水解程度一般也很小(“程度小”原则),故主体粒子浓度最大。
· 多元弱酸根分步水解,且第一步水解 ≫ 第二步 ≫ 第三步,如 Na₂CO₃ 中 c(HCO₃⁻)>c(H₂CO₃)。
· 酸式盐(如 NaHCO₃、NaHSO₃)溶液的酸碱性,取决于酸式酸根电离常数 Ka 与其水解常数 Kh=Kw/Ka(上一级) 的相对大小:Ka>Kh 显酸性,Ka<Kh 显碱性。
· 溶液显酸性则 c(H⁺)>c(OH⁻),显碱性则 c(H⁺)<c(OH⁻);再代入电荷守恒式,即可判断成对主离子的大小。
· 比较不同盐中同种离子浓度时,看共存离子对该离子的水解(或电离)是促进还是抑制:外加 H⁺ 或 OH⁻ 会使相应平衡移动。
· 弱酸(弱碱)与其盐等物质的量混合时,不要只看投料相等就认为两种形态浓度相等,应根据溶液酸碱性判断电离与水解谁占优势。
第一部分 专题训练(30 题)
一、单一溶液中三大守恒关系式的书写(第 1~10 题)
要求:分别写出下列溶液中的电荷守恒、物料守恒和质子守恒关系式。
1.0.1 mol·L⁻¹ NaHCO₃ 溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
2.0.1 mol·L⁻¹ Na₂CO₃ 溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
3.0.1 mol·L⁻¹ CH₃COONa(醋酸钠)溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
4.0.1 mol·L⁻¹ NH₄Cl 溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
5.0.1 mol·L⁻¹ Na₂S 溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
6.0.1 mol·L⁻¹ Na₃PO₄ 溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
7.0.1 mol·L⁻¹ NaHSO₃ 溶液。写出三大守恒关系式,并判断溶液显酸性还是碱性。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒: 酸碱性:
8.0.1 mol·L⁻¹ (NH₄)₂SO₄ 溶液。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
9.0.1 mol·L⁻¹ CH₃COONH₄(醋酸铵)溶液。写出三大守恒关系式,并判断溶液酸碱性。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒: 酸碱性:
10.0.1 mol·L⁻¹ AlCl₃ 溶液(铝元素以 Al³⁺ 和 Al(OH)₃ 两种形态计)。
电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
二、混合溶液中三大守恒关系式的书写(第 11~16 题)
11.将 0.1 mol·L⁻¹ NH₄Cl 溶液与 0.1 mol·L⁻¹ NaOH 溶液等体积混合。
(1)混合后溶液中的溶质是:
(2)电荷守恒:
物料守恒:
质子守恒:
12.将 0.2 mol·L⁻¹ CH₃COOH 溶液与 0.1 mol·L⁻¹ NaOH 溶液等体积混合。
(1)混合后溶液中的溶质是:
(2)电荷守恒:
物料守恒:
(3)联立以上两式,导出质子守恒:
13.将 0.1 mol·L⁻¹ NaOH 溶液与 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸等体积混合。写出三大守恒关系式,并比较溶液中各离子浓度的大小。
14.将 0.1 mol·L⁻¹ 氨水与 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸等体积混合。写出三大守恒关系式。
15.将 0.1 mol·L⁻¹ Na₂CO₃ 溶液与 0.1 mol·L⁻¹ NaHCO₃ 溶液等体积混合。写出电荷守恒、物料守恒,并联立导出质子守恒关系式。
16.将 0.1 mol·L⁻¹ HF 溶液与 0.1 mol·L⁻¹ NaF 溶液等体积混合。写出电荷守恒、物料守恒,并联立导出质子守恒关系式。
三、守恒关系判断与离子浓度大小比较(选择题,第 17~28 题)
17.在 0.1 mol·L⁻¹ Na₂CO₃ 溶液中,下列关系正确的是( )
A.c(Na⁺)=2c(CO₃²⁻)
B.c(OH⁻)=2c(H⁺)
C.c(HCO₃⁻)>c(H₂CO₃)
D.c(Na⁺)<c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)
18.在 NH₄Cl 溶液中,下列离子浓度关系正确的是( )
A.c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH⁻)
B.c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)
C.c(Cl⁻)=c(NH₄⁺)>c(H⁺)=c(OH⁻)
D.c(NH₄⁺)=c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)
19.向 10 mL 0.1 mol·L⁻¹ NaOH 溶液中加入同体积、同浓度的 CH₃COOH 溶液,充分反应后,溶液中各微粒浓度关系错误的是( )
A.c(Na⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)
B.c(Na⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)
C.c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)
D.c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)
20.常温下,将甲酸(HCOOH)溶液和氢氧化钠溶液混合,所得溶液 pH=7,则此溶液中( )
A.c(HCOO⁻)>c(Na⁺)
B.c(HCOO⁻)<c(Na⁺)
C.c(HCOO⁻)=c(Na⁺)
D.无法确定 c(HCOO⁻) 与 c(Na⁺) 的关系
21.常温下,向 10 mL pH=10 的 KOH 溶液中加入 pH=4 的一元酸 HA 溶液,至混合液 pH 恰好等于 7(设反应前后体积可加和)。下列叙述正确的是( )
A.c(A⁻)=c(K⁺)
B.c(H⁺)=c(OH⁻)<c(K⁺)<c(A⁻)
C.混合后溶液总体积 V后≥20 mL
D.混合后溶液总体积 V后≤20 mL
22.将 0.2 mol·L⁻¹ HCN 溶液和 0.1 mol·L⁻¹ NaOH 溶液等体积混合后,溶液显碱性。下列关系式正确的是( )
A.c(HCN)<c(CN⁻)
B.c(Na⁺)>c(CN⁻)
C.c(HCN)−c(CN⁻)=c(OH⁻)
D.c(HCN)+c(CN⁻)=0.1 mol·L⁻¹
23.把 0.02 mol·L⁻¹ CH₃COOH 溶液和 0.01 mol·L⁻¹ NaOH 溶液等体积混合,溶液显酸性。下列粒子浓度关系正确的是( )
A.c(CH₃COO⁻)>c(Na⁺)
B.c(CH₃COOH)>c(CH₃COO⁻)
C.2c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)−c(CH₃COOH)
D.c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻)=0.01 mol·L⁻¹
24.常温下,将 pH=3 的盐酸和 pH=11 的氨水等体积混合后,溶液中离子浓度大小关系正确的是( )
A.c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)
B.c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)
C.c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH⁻)
D.c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(OH⁻)>c(H⁺)
25.将 0.1 mol·L⁻¹ 的醋酸钠溶液 20 mL 与 0.1 mol·L⁻¹ 盐酸 10 mL 混合后,溶液显酸性。下列有关粒子浓度关系正确的是( )
A.c(CH₃COO⁻)>c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(CH₃COOH)
B.c(CH₃COO⁻)>c(Cl⁻)>c(CH₃COOH)>c(H⁺)
C.c(CH₃COO⁻)=c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(CH₃COOH)
D.c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(Cl⁻)+c(OH⁻)
26.0.1 mol·L⁻¹ NaOH 溶液和 0.1 mol·L⁻¹ NH₄Cl 溶液等体积混合后,离子浓度大小次序正确的是( )
A.c(Na⁺)>c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)
B.c(Na⁺)=c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)
C.c(Na⁺)=c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)
D.c(Cl⁻)>c(Na⁺)>c(OH⁻)>c(H⁺)
27.物质的量浓度相同的下列溶液中,c(NH₄⁺) 最大的是( )
A.NH₄Cl
B.NH₄HSO₄
C.CH₃COONH₄
D.NH₄HCO₃
28.已知 H₂A 为二元弱酸。室温时,配制一组 c(H₂A)+c(HA⁻)+c(A²⁻)=0.10 mol·L⁻¹ 的 H₂A 和 NaOH 混合溶液,溶液中三种含 A 粒子的浓度随 pH 变化的分布曲线如图所示:HA⁻ 曲线在 pH≈3 时达到峰值约 0.09 mol·L⁻¹;A²⁻ 曲线随 pH 升高而增大;H₂A 曲线随 pH 升高而减小;E 点 pH≈4,c(HA⁻)=c(A²⁻)=0.05 mol·L⁻¹、c(H₂A)≈0;pH=2 时读图约为 c(HA⁻)≈0.07 mol·L⁻¹、c(H₂A)≈0.03 mol·L⁻¹、c(A²⁻)≈0。下列指定溶液中粒子浓度关系不正确的是( )
A.pH=7 的溶液中:c(Na⁺)>2c(A²⁻)
B.E 点溶液中:c(Na⁺)−c(HA⁻)<0.10 mol·L⁻¹
C.c(Na⁺)=0.10 mol·L⁻¹ 的溶液中:c(H⁺)+c(H₂A)=c(OH⁻)+c(A²⁻)
D.pH=2 的溶液中:c(H₂A)+c(A²⁻)>c(HA⁻)
四、综合应用(第 29~30 题)
29.已知 H₂B 为二元弱酸,其酸式盐 NaHB 溶液中存在质子守恒关系 c(H₂B)+c(H⁺)=c(B²⁻)+c(OH⁻),常温下测得该溶液 pH<7。请回答:
(1)写出该溶液的电荷守恒式和物料守恒式;
(2)判断 HB⁻ 的电离程度与水解程度的相对大小,并说明理由;
(3)比较 c(H₂B) 与 c(B²⁻) 的大小;
(4)若 H₂B 的第一步电离常数远大于第二步电离常数,试将 c(Na⁺)、c(HB⁻)、c(B²⁻)、c(H₂B) 按由大到小排序(H⁺、OH⁻ 不参与此项排序)。
30.常温下,用 0.10 mol·L⁻¹ 盐酸滴定 20.00 mL 0.10 mol·L⁻¹ 氨水。请判断下列说法是否正确,并简述理由。
A.滴入盐酸前,氨水中:c(NH₃·H₂O)>c(NH₄⁺)>c(OH⁻)>c(H⁺)
B.加入 10.00 mL 盐酸时:c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)
C.加入 20.00 mL 盐酸(恰好完全反应)时:c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH⁻)
D.恰好完全反应时,溶液中存在:c(Cl⁻)=c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)
E.当溶液 pH=7 时:c(NH₄⁺)=c(Cl⁻)>c(H⁺)=c(OH⁻)
第二部分 参考答案与详细解析
第 1 题 0.1 mol·L⁻¹ NaHCO₃ 溶液
【解题思路】先列全溶液中的粒子:Na⁺、HCO₃⁻、CO₃²⁻、H₂CO₃、H⁺、OH⁻(及 H₂O)。电荷守恒按电荷数把阴、阳离子分列;物料守恒以不水解的 Na⁺ 为参照,钠与碳的物质的量相等;质子守恒选 HCO₃⁻ 和 H₂O 为零水准,HCO₃⁻ 得质子生成 H₂CO₃、失质子生成 CO₃²⁻。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃⁻)+2c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)+c(H₂CO₃)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H₂CO₃)+c(H⁺)=c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)
说明:用“电荷守恒式 − 物料守恒式”消去 c(Na⁺),即得上述质子守恒式,可自行验证。
第 2 题 0.1 mol·L⁻¹ Na₂CO₃ 溶液
【解题思路】粒子有 Na⁺、CO₃²⁻、HCO₃⁻、H₂CO₃、H⁺、OH⁻。物料守恒中 n(Na)∶n(C)=2∶1;质子守恒以 CO₃²⁻、H₂O 为零水准:CO₃²⁻ 得 1 个质子成 HCO₃⁻、连得 2 个质子成 H₂CO₃,故 H₂CO₃ 前系数为 2。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=2[c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)+c(H₂CO₃)],即 c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)+c(H₂CO₃)=½c(Na⁺)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(HCO₃⁻)+2c(H₂CO₃)+c(H⁺)=c(OH⁻)
第 3 题 0.1 mol·L⁻¹ CH₃COONa 溶液
【解题思路】粒子有 Na⁺、CH₃COO⁻、CH₃COOH、H⁺、OH⁻。钠与醋酸根(含水解生成的醋酸)物质的量相等;质子守恒以 CH₃COO⁻、H₂O 为零水准,CH₃COO⁻ 得质子生成 CH₃COOH。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(CH₃COOH)+c(H⁺)=c(OH⁻)
第 4 题 0.1 mol·L⁻¹ NH₄Cl 溶液
【解题思路】粒子有 NH₄⁺、Cl⁻、NH₃·H₂O、H⁺、OH⁻。Cl⁻ 不水解,作为物料守恒参照;质子守恒以 NH₄⁺、H₂O 为零水准,NH₄⁺ 失质子(把 H⁺ 给 H₂O)生成 NH₃·H₂O。
【参考答案】
电荷守恒:c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Cl⁻)=c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H⁺)=c(NH₃·H₂O)+c(OH⁻)
第 5 题 0.1 mol·L⁻¹ Na₂S 溶液
【解题思路】S²⁻ 分两步水解:S²⁻+H₂O⇌HS⁻+OH⁻、HS⁻+H₂O⇌H₂S+OH⁻。粒子有 Na⁺、S²⁻、HS⁻、H₂S、H⁺、OH⁻。n(Na)∶n(S)=2∶1;质子守恒以 S²⁻、H₂O 为零水准,S²⁻ 连得 2 个质子生成 H₂S,故 H₂S 前系数为 2。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(S²⁻)+c(HS⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=2[c(S²⁻)+c(HS⁻)+c(H₂S)],即 c(S²⁻)+c(HS⁻)+c(H₂S)=½c(Na⁺)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(HS⁻)+2c(H₂S)+c(H⁺)=c(OH⁻)
第 6 题 0.1 mol·L⁻¹ Na₃PO₄ 溶液
【解题思路】PO₄³⁻ 分三步水解,粒子有 Na⁺、PO₄³⁻、HPO₄²⁻、H₂PO₄⁻、H₃PO₄、H⁺、OH⁻。n(Na)∶n(P)=3∶1;质子守恒以 PO₄³⁻、H₂O 为零水准,依次得 1、2、3 个质子,对应系数分别为 1、2、3。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=3c(PO₄³⁻)+2c(HPO₄²⁻)+c(H₂PO₄⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=3[c(PO₄³⁻)+c(HPO₄²⁻)+c(H₂PO₄⁻)+c(H₃PO₄)],即四种含磷粒子浓度之和=⅓c(Na⁺)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(HPO₄²⁻)+2c(H₂PO₄⁻)+3c(H₃PO₄)+c(H⁺)=c(OH⁻)
第 7 题 0.1 mol·L⁻¹ NaHSO₃ 溶液
【解题思路】粒子有 Na⁺、HSO₃⁻、SO₃²⁻、H₂SO₃、H⁺、OH⁻。HSO₃⁻ 既电离(HSO₃⁻⇌H⁺+SO₃²⁻,常数 Ka₂)又水解(HSO₃⁻+H₂O⇌H₂SO₃+OH⁻,常数 Kh=Kw/Ka₁)。H₂SO₃ 的 Ka₁ 较大(约 1.3×10⁻²),使 Kh 很小,而 Ka₂≈6×10⁻⁸,有 Ka₂>Kh,故电离程度大于水解程度。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HSO₃⁻)+2c(SO₃²⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=c(HSO₃⁻)+c(SO₃²⁻)+c(H₂SO₃)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H₂SO₃)+c(H⁺)=c(SO₃²⁻)+c(OH⁻)
酸碱性:溶液显酸性,c(H⁺)>c(OH⁻);由质子守恒式同时可知 c(SO₃²⁻)>c(H₂SO₃)。
第 8 题 0.1 mol·L⁻¹ (NH₄)₂SO₄ 溶液
【解题思路】粒子有 NH₄⁺、SO₄²⁻、NH₃·H₂O、H⁺、OH⁻。投料 n(N)∶n(S)=2∶1;SO₄²⁻ 带 2 个单位负电荷,电荷守恒中系数为 2;质子守恒与单纯 NH₄⁺ 体系相同。
【参考答案】
电荷守恒:c(NH₄⁺)+c(H⁺)=2c(SO₄²⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)=2c(SO₄²⁻)=0.2 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H⁺)=c(NH₃·H₂O)+c(OH⁻)
第 9 题 0.1 mol·L⁻¹ CH₃COONH₄ 溶液
【解题思路】粒子有 NH₄⁺、CH₃COO⁻、CH₃COOH、NH₃·H₂O、H⁺、OH⁻。NH₄⁺ 水解显酸性、CH₃COO⁻ 水解显碱性,发生相互促进的双水解。质子守恒须同时把 NH₄⁺、CH₃COO⁻、H₂O 取为零水准。
【参考答案】
电荷守恒:c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)=c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(CH₃COOH)+c(H⁺)=c(NH₃·H₂O)+c(OH⁻)
酸碱性:常温下 Ka(CH₃COOH)≈Kb(NH₃·H₂O)≈1.8×10⁻⁵,两种离子水解程度几乎相等,溶液近似中性,c(H⁺)≈c(OH⁻),进而 c(NH₄⁺)≈c(CH₃COO⁻)、c(CH₃COOH)≈c(NH₃·H₂O)。
第 10 题 0.1 mol·L⁻¹ AlCl₃ 溶液
【解题思路】Al³⁺ 水解:Al³⁺+3H₂O⇌Al(OH)₃+3H⁺,溶液显酸性。按题意铝元素只计 Al³⁺ 和 Al(OH)₃ 两种形态。投料 n(Cl)∶n(Al)=3∶1;每生成 1 个 Al(OH)₃ 相当于水合铝离子失去 3 个质子、同时产生 3 个 H⁺,故质子守恒中 Al(OH)₃ 前系数为 3。
【参考答案】
电荷守恒:3c(Al³⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Cl⁻)=3[c(Al³⁺)+c(Al(OH)₃)]=0.3 mol·L⁻¹,即 c(Al³⁺)+c(Al(OH)₃)=0.1 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H⁺)=3c(Al(OH)₃)+c(OH⁻)
说明:严格处理时溶液中还存在 Al(OH)²⁺、Al(OH)₂⁺ 等羟基配合物,中学阶段一般不作要求。
第 11 题 NH₄Cl 与 NaOH 等浓度等体积混合
【解题思路】先判反应:NH₄Cl+NaOH=NaCl+NH₃·H₂O,二者恰好按 1∶1 完全反应;等体积混合后浓度均减半,故溶质为 NaCl 和 NH₃·H₂O,浓度均为 0.05 mol·L⁻¹。粒子有 Na⁺、Cl⁻、NH₄⁺、NH₃·H₂O、H⁺、OH⁻。
【参考答案】
(1)溶质:NaCl 和 NH₃·H₂O(二者浓度均为 0.05 mol·L⁻¹)。
(2)电荷守恒:c(Na⁺)+c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=c(Cl⁻)=0.05 mol·L⁻¹;c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)=c(Cl⁻)=0.05 mol·L⁻¹
质子守恒:c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(OH⁻)
第 12 题 0.2 mol·L⁻¹ CH₃COOH 与 0.1 mol·L⁻¹ NaOH 等体积混合
【解题思路】等体积混合后 c(CH₃COOH)=0.1、c(NaOH)=0.05 mol·L⁻¹。NaOH 中和掉 0.05 的醋酸并生成 0.05 的醋酸钠,剩余醋酸 0.05,故溶质为等浓度(均 0.05 mol·L⁻¹)的 CH₃COOH 和 CH₃COONa。该体系为酸与其共轭盐共存,质子守恒用电荷、物料两式联立最稳妥。
【参考答案】
(1)溶质:等物质的量浓度的 CH₃COOH 和 CH₃COONa(混合后均为 0.05 mol·L⁻¹)。
(2)电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)=2c(Na⁺)=0.1 mol·L⁻¹
(3)由电荷守恒式得 c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)−c(H⁺),代入物料守恒式:
c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)=2c(CH₃COO⁻)+2c(OH⁻)−2c(H⁺),
整理得质子守恒:c(CH₃COOH)+2c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+2c(OH⁻)
该缓冲液 pH≈pKa≈4.76,显酸性。
第 13 题 NaOH 与盐酸等浓度等体积混合
【解题思路】NaOH+HCl=NaCl+H₂O,二者恰好完全中和,溶质为 NaCl,浓度 0.05 mol·L⁻¹,溶液呈中性。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=c(Cl⁻)=0.05 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H⁺)=c(OH⁻)
离子浓度大小:c(Na⁺)=c(Cl⁻)>c(H⁺)=c(OH⁻)。
第 14 题 氨水与盐酸等浓度等体积混合
【解题思路】NH₃·H₂O+HCl=NH₄Cl+H₂O,恰好完全中和,溶质为 NH₄Cl(0.05 mol·L⁻¹)。NH₄⁺ 水解使溶液显酸性,守恒形式与第 4 题相同。
【参考答案】
电荷守恒:c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Cl⁻)=c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)=0.05 mol·L⁻¹
质子守恒:c(H⁺)=c(NH₃·H₂O)+c(OH⁻)
第 15 题 Na₂CO₃ 与 NaHCO₃ 等浓度等体积混合
【解题思路】混合后 c(Na₂CO₃)=c(NaHCO₃)=0.05 mol·L⁻¹,故 c(Na⁺)=0.15 mol·L⁻¹,含碳粒子总浓度为 0.10 mol·L⁻¹,投料 n(Na)∶n(C)=0.15∶0.10=3∶2。质子守恒由电荷、物料两式联立得到。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃⁻)+2c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:2c(Na⁺)=3[c(H₂CO₃)+c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)]
把物料守恒 c(Na⁺)=3/2·[c(H₂CO₃)+c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)] 代入电荷守恒式,两边乘 2 整理:
质子守恒:3c(H₂CO₃)+c(HCO₃⁻)+2c(H⁺)=c(CO₃²⁻)+2c(OH⁻)
第 16 题 HF 与 NaF 等浓度等体积混合
【解题思路】混合后 c(Na⁺)=0.05 mol·L⁻¹,含氟粒子总浓度 c(HF)+c(F⁻)=0.10 mol·L⁻¹=2c(Na⁺)。该体系为弱酸与其共轭盐共存,质子守恒由电荷、物料两式联立得到。
【参考答案】
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(F⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(HF)+c(F⁻)=2c(Na⁺)=0.10 mol·L⁻¹
由电荷守恒式 c(Na⁺)=c(F⁻)+c(OH⁻)−c(H⁺) 代入物料守恒式,整理:
质子守恒:c(HF)+2c(H⁺)=c(F⁻)+2c(OH⁻)
HF 的 Ka≈6.6×10⁻⁴,该缓冲液 pH≈pKa≈3.2,显酸性。
第 17 题 Na₂CO₃ 溶液浓度关系判断
【解题思路】CO₃²⁻ 分步水解且水解程度较小,第一步水解远强于第二步;再用物料守恒核对含钠、含碳粒子的总量关系。
【参考答案】C。
A 错:CO₃²⁻ 已有一部分水解,故 c(Na⁺)>2c(CO₃²⁻);B 错:溶液虽显碱性,c(OH⁻)>c(H⁺),但不存在“2 倍”关系;C 对:第一步水解 CO₃²⁻+H₂O⇌HCO₃⁻+OH⁻ 远强于第二步 HCO₃⁻+H₂O⇌H₂CO₃+OH⁻,故 c(HCO₃⁻)>c(H₂CO₃);D 错:由物料守恒 c(Na⁺)=2[c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)+c(H₂CO₃)]>c(CO₃²⁻)+c(HCO₃⁻)。
第 18 题 NH₄Cl 溶液离子浓度顺序
【解题思路】NH₄⁺ 少量水解:NH₄⁺+H₂O⇌NH₃·H₂O+H⁺,溶液显酸性;Cl⁻ 不水解,水解程度很小。
【参考答案】A。
Cl⁻ 不水解而 NH₄⁺ 少量水解,故 c(Cl⁻)>c(NH₄⁺);水解程度小,c(NH₄⁺)≫c(H⁺);溶液显酸性,c(H⁺)>c(OH⁻)。所以 c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH⁻)。
第 19 题 NaOH 与 CH₃COOH 恰好中和
【解题思路】二者同体积同浓度,恰好完全反应生成 CH₃COONa,CH₃COO⁻ 水解使溶液显碱性;C、D 分别是物料守恒和电荷守恒式。题目要求选出“错误”的关系。
【参考答案】A。
恰好生成 CH₃COONa,溶液显碱性,应为 c(Na⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺),故 B 正确、A 错误;C 为物料守恒、D 为电荷守恒,均正确。
第 20 题 甲酸与 NaOH 混合后 pH=7
【解题思路】pH=7 时 c(H⁺)=c(OH⁻),直接代入电荷守恒式即可。
【参考答案】C。
电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCOO⁻)+c(OH⁻),由 c(H⁺)=c(OH⁻) 得 c(Na⁺)=c(HCOO⁻)。
第 21 题 KOH 中加一元酸 HA 至 pH=7(双选)
【解题思路】pH=7 时用电荷守恒判断离子浓度;体积则要分 HA 是强酸还是弱酸两种情况讨论。
【参考答案】AD。
pH=7 时 c(H⁺)=c(OH⁻),电荷守恒 c(K⁺)+c(H⁺)=c(A⁻)+c(OH⁻) 给出 c(K⁺)=c(A⁻),A 对、B 错。若 HA 为强酸,c(HA)=10⁻⁴ mol·L⁻¹,恰好中和需 HA 10 mL,V后=20 mL;若 HA 为弱酸,pH=4 时其实际浓度远大于 10⁻⁴,中和等量 KOH 所需 HA 体积小于 10 mL(若加到 20 mL 反而酸过量而显酸性),故 V后≤20 mL,D 对、C 错。
第 22 题 HCN 与 NaOH 等体积混合后显碱性(双选)
【解题思路】混合后为等浓度(均 0.05 mol·L⁻¹)的 HCN 和 NaCN。溶液显碱性,说明 CN⁻ 的水解程度大于 HCN 的电离程度。
【参考答案】BD。
CN⁻ 水解 CN⁻+H₂O⇌HCN+OH⁻ 占优势,故 c(HCN)>c(CN⁻),A 错;电荷守恒结合 c(OH⁻)>c(H⁺) 得 c(Na⁺)>c(CN⁻),B 对;物料守恒 c(HCN)+c(CN⁻)=0.2/2=0.1 mol·L⁻¹,D 对;联立两守恒得 c(HCN)−c(CN⁻)=2[c(OH⁻)−c(H⁺)],并非等于 c(OH⁻),C 错。
第 23 题 CH₃COOH 与 NaOH 等体积混合后显酸性(双选)
【解题思路】混合后为等浓度的 CH₃COOH 和 CH₃COONa(各 0.005 mol·L⁻¹)。溶液显酸性,说明 CH₃COOH 的电离程度大于 CH₃COO⁻ 的水解程度。
【参考答案】AD。
显酸性则 c(H⁺)>c(OH⁻),电荷守恒给出 c(CH₃COO⁻)>c(Na⁺),A 对;电离占优势,故 c(CH₃COO⁻)>c(CH₃COOH),B 错;物料守恒 c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻)=0.02/2=0.01 mol·L⁻¹,D 对;联立两守恒得 c(CH₃COO⁻)−c(CH₃COOH)=2[c(H⁺)−c(OH⁻)],C 项漏掉了 c(OH⁻),不正确。
第 24 题 pH=3 盐酸与 pH=11 氨水等体积混合
【解题思路】盐酸中 c(HCl)=10⁻³ mol·L⁻¹;pH=11 的氨水中 c(OH⁻)=10⁻³,但 NH₃·H₂O 是弱电解质,其实际浓度远大于 10⁻³。
【参考答案】B。
等体积混合后 HCl 被完全中和,且氨水大量过量,所得为 NH₄Cl 与过量 NH₃·H₂O 的混合液,显碱性,c(OH⁻)>c(H⁺);由电荷守恒 c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+c(OH⁻) 得 c(NH₄⁺)>c(Cl⁻);Cl⁻ 不水解、浓度较大,故 c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)。
第 25 题 醋酸钠与盐酸混合后显酸性(双选)
【解题思路】n(CH₃COONa)=0.1×20=2 mmol,n(HCl)=0.1×10=1 mmol。反应 CH₃COONa+HCl=CH₃COOH+NaCl 后,溶液中含 CH₃COONa、CH₃COOH、NaCl 各 1 mmol(总体积 30 mL)。溶液显酸性,说明 CH₃COOH 电离占优势。
【参考答案】BD。
CH₃COO⁻ 除原有 1 mmol 外还有 CH₃COOH 电离补充,故 c(CH₃COO⁻)>c(Cl⁻);CH₃COOH 仅少量电离,c(CH₃COOH)>c(H⁺),所以 c(CH₃COO⁻)>c(Cl⁻)>c(CH₃COOH)>c(H⁺),B 对,A、C 错;D 即电荷守恒式,正确。
第 26 题 NaOH 与 NH₄Cl 等浓度等体积混合
【解题思路】NaOH+NH₄Cl=NaCl+NH₃·H₂O,恰好完全反应,生成等浓度(均 0.05 mol·L⁻¹)的 NaCl 和 NH₃·H₂O,NH₃·H₂O 部分电离使溶液显碱性。
【参考答案】B。
Na⁺、Cl⁻ 均不水解,c(Na⁺)=c(Cl⁻)=0.05 mol·L⁻¹;NH₃·H₂O 只有少量电离,故 c(OH⁻)<0.05 且 c(OH⁻)>c(H⁺)。因此 c(Na⁺)=c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)。
第 27 题 同浓度不同盐中 c(NH₄⁺) 的比较
【解题思路】比较其他离子对 NH₄⁺ 水解平衡 NH₄⁺+H₂O⇌NH₃·H₂O+H⁺ 的影响:外加 H⁺ 使平衡左移(抑制水解),外加 OH⁻(或水解显碱性的弱酸根)使平衡右移(促进水解)。
【参考答案】B。
NH₄HSO₄ 中 HSO₄⁻ 电离出较多 H⁺,抑制 NH₄⁺ 水解,c(NH₄⁺) 最大;NH₄Cl 中 NH₄⁺ 正常水解;CH₃COONH₄、NH₄HCO₃ 中弱酸根水解显碱性,促进 NH₄⁺ 水解(相互促进的双水解),且 HCO₃⁻ 碱性强于 CH₃COO⁻,促进作用更强、c(NH₄⁺) 更小。
第 28 题 二元弱酸 H₂A 分布曲线图像题
【解题思路】始终以电荷守恒、物料守恒为工具,结合图像在指定 pH 处读出各粒子浓度的大小与等量关系,逐项判断。
【参考答案】D。
A 正确:pH=7 时 c(H⁺)=c(OH⁻),电荷守恒 c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HA⁻)+2c(A²⁻)+c(OH⁻) 给出 c(Na⁺)=c(HA⁻)+2c(A²⁻)>2c(A²⁻)。
B 正确:E 点 c(HA⁻)=c(A²⁻)=0.05、c(H₂A)≈0,由电荷守恒 c(Na⁺)=0.15+c(OH⁻)−c(H⁺);E 点 pH≈4 显酸性,c(H⁺)>c(OH⁻),故 c(Na⁺)<0.15,从而 c(Na⁺)−c(HA⁻)<0.10 mol·L⁻¹。
C 正确:c(Na⁺)=0.10 且含 A 粒子总浓度也是 0.10,物料守恒为 c(Na⁺)=c(H₂A)+c(HA⁻)+c(A²⁻),与电荷守恒联立恰得 c(H₂A)+c(H⁺)=c(A²⁻)+c(OH⁻)(即 NaHA 溶液的质子守恒式)。
D 错误:pH=2 时读图,c(HA⁻) 约为 0.07~0.08 mol·L⁻¹,而 c(H₂A) 约为 0.02~0.03、c(A²⁻)≈0,故 c(H₂A)+c(A²⁻)<c(HA⁻),选项中“>”不成立。
第 29 题 二元弱酸酸式盐 NaHB 的综合分析
【解题思路】酸式酸根 HB⁻ 既电离(HB⁻⇌H⁺+B²⁻)又水解(HB⁻+H₂O⇌H₂B+OH⁻)。抓住题给质子守恒式和 pH<7,即可判断电离与水解的主次,并比较两种含 B 粒子的多少。
【参考答案】
(1)电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HB⁻)+2c(B²⁻)+c(OH⁻)
物料守恒:c(Na⁺)=c(H₂B)+c(HB⁻)+c(B²⁻)
(2)由质子守恒 c(H₂B)+c(H⁺)=c(B²⁻)+c(OH⁻),pH<7 即 c(H⁺)>c(OH⁻),可得 c(B²⁻)>c(H₂B)。B²⁻ 是 HB⁻ 电离的产物、H₂B 是 HB⁻ 水解的产物,故 HB⁻ 的电离程度大于水解程度。
(3)c(B²⁻)>c(H₂B)。
(4)c(Na⁺)>c(HB⁻)>c(B²⁻)>c(H₂B)。
理由:Na⁺ 完全电离且不参与平衡,浓度最大;HB⁻ 只有少量电离和水解,浓度次之;电离程度大于水解程度,故 c(B²⁻)>c(H₂B)。
第 30 题 盐酸滴定氨水过程中的守恒与浓度判断
【解题思路】抓住三个关键节点:滴定前(氨水)、半中和(加入 10 mL,NH₃·H₂O 与 NH₄Cl 等浓度)、恰好中和(加入 20 mL,溶质为 NH₄Cl);pH=7 时电荷守恒中 c(H⁺)=c(OH⁻)。
【参考答案】A 错误,B、C、D、E 正确。
A 错误:氨水中 NH₃·H₂O⇌NH₄⁺+OH⁻,每生成 1 个 NH₄⁺ 同时生成 1 个 OH⁻,且水还电离出少量 OH⁻,故 c(OH⁻)>c(NH₄⁺),正确顺序为 c(NH₃·H₂O)>c(OH⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)。
B 正确:加入 10 mL 盐酸中和一半氨水,形成等浓度 NH₃·H₂O—NH₄Cl 缓冲液,显碱性(Kb>Kh=Kw/Kb);电荷守恒结合 c(OH⁻)>c(H⁺) 得 c(NH₄⁺)>c(Cl⁻),而 c(Cl⁻) 远大于 c(OH⁻),顺序成立。
C 正确:恰好完全反应时溶质为 NH₄Cl,NH₄⁺ 水解显酸性,故 c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH⁻)。
D 正确:恰好完全反应时为 NH₄Cl 溶液,氯与氮物质的量相等,物料守恒即 c(Cl⁻)=c(NH₄⁺)+c(NH₃·H₂O)。
E 正确:pH=7 时 c(H⁺)=c(OH⁻),电荷守恒给出 c(NH₄⁺)=c(Cl⁻);此时盐酸略不足、氨水略过量,故 c(NH₄⁺)=c(Cl⁻)≫c(H⁺)=c(OH⁻)。
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