1、高中化学溶液中的三个平衡与三个守恒一、溶液中的三个平衡在中学阶段溶液中的三个平衡包括：电离平衡、水解平衡以及沉淀溶解平衡，这三种平衡都遵循勒夏特列原理当只改变体系的一个条件时，平衡向能减弱这种改变的方向移动。1. 电离平衡常数、水的离子积常数、溶度积常数均只与温度有关。电离平衡常数和水的离子积常数随着温度的升高而增大，因为弱电解质的电离和水的电离均为吸热过程。2. 弱酸的酸式盐溶液的酸碱性取决于弱酸的酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。若水解程度大于电离程度，则溶液显碱性，如：NaHCO3、NaHS 、Na 2HPO4； 若电离程度大于水解程度，则溶液显酸性，如：NaHSO3、NaH
2、2PO4 等。3. 沉淀溶解平衡的应用沉淀的生成、溶解和转化在生产、生活以及医疗中可用来进行污水的处理、物质的提纯、疾病的检查和治疗。解决这类问题时应充分利用平衡移动原理加以分析。当 QCK SP 时，生成沉淀；当 QCK SP 时，沉淀溶解；当 QCK SP 时，达到平衡状态。4. 彻底的双水解常见的含有下列离子的两种盐混合时，阳离子的水解阴离子的水解相互促进，会发生较彻底的双水解。需要特别注意的是在书写这些物质的水解方程式时，应用“ =”，并将沉淀及气体分别用“”、“”符号标出。如：当 Al3+分别遇到AlO2 、CO 32 、HCO 3 、S 2 时，3AlO 2 + Al3+ + 6H
3、2O = 4Al(OH)3；当 Fe3+分别遇到CO32 、 HCO3 、AlO 2 时；还有 NH4+与 Al3+；SiO 3 与 Fe3+、Al 3+等离子的混合。另外，还有些盐溶液在加热时，水解受到促进，而水解产物之一为可挥发性酸时，酸的挥发又促进水解，故加热蒸干这些盐溶液得不到对应的溶质，而是对应的碱（或对应的金属氧化物）。如：金属阳离子易水解的挥发性强酸盐溶液蒸干后得到氢氧化物，继续加热后得到金属氧化物，如 FeCl3、AlCl 3、Mg(NO 3)2 溶液蒸干灼烧得到的是 Fe2O3、 Al2O3、MgO 而不是 FeCl3、 AlCl3、Mg(NO 3)2 固体；金属阳离子易水解
4、的难挥发性强酸盐溶液蒸干后得到原溶质，如 Al2(SO4)3、Fe(SO 4)3 等。阴离子易水解的强碱盐，如Na2CO3 等溶液蒸干后也可得到原溶质；阴阳离子均易水解，此类盐溶液蒸干后得不到任何物质，如(NH 4)2CO3 等；不稳定化合物的水溶液，加热时在溶液中就能分解，也得不到原溶质，如 Ca (HCO3)2 溶液，蒸干后得到 CaCO3；易被氧化的物质，其溶液蒸干后得不到原溶质，如 FeSO4、Na 2SO3 等，蒸干后得到其氧化产物 Fe2(SO4)3、Na 2SO4 等。【例题 1】下列有关实验的说法正确的是A. 将氯化铝溶液加热蒸发、烘干可得无水氯化铝固体B. 测量溶液的导电性可
5、区分出试剂盐酸和醋酸，导电能力强的是盐酸C. 含有大量 Fe3+、Al 3+、NO 3 的溶液呈酸性D. 除去硫酸铝溶液中混有的硫酸镁，可加入足量烧碱，过滤，向滤液中加适量硫酸酸化解析：在 AlCl3 溶液中存在 Al3+水解，在加热蒸发时，平衡向水解方向移动，而生成的盐酸因氯化氢的挥发浓度变小，更促进了其水解，最终得到 Al(OH)3，灼烧后得到 Al2O3固体，A 选项错；溶液导电性强弱与溶液中离子浓度大小有关，而与溶质是强、弱电解质无关，B 选项错；Fe 3+、Al 3+水解而使溶液呈酸性， C 选项对；加入足量的 NaOH，则又混入了新的杂质，应加入 Al(OH)3 来调节 pH，使
6、Mg2+沉淀，D 选项错。答案：C点拨：本题主要考查了弱电解质的电离和水解的有关知识。利用某些离子的水解，通过调节溶液 pH 来除去该离子是化学中常用的方法，但本题 D 选项极易忽视又引入新的杂质而造成错选。【例题 2】为了配制 NH4+的浓度与 Cl 的浓度比为 1 : 1 的溶液，可在 NH4Cl 溶液中加入适量 NH4NO3；适量 NaCl；适量氨水；适量 NaOH。A. B. C. D. 解析：NH 4Cl 溶液中存在 NH4+ + H2O NH3H2O2 + H+，使 c(NH4+) : c(Cl )1 : 1，要使 c(NH4+) : c(Cl )1 : 1，其方法是增大 NH4+
7、的浓度，故选 C。答案：C【例题 3】某温度时，AgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是A. 加入 AgNO3，可以使溶液由 c 点变到 d 点B. 加入固体 NaCl，则 AgCl 的溶解度减小，K SP 也减小C. d 点有 AgCl 沉淀生成D. c 点对应的 KSP 小于 a 点对应的 KSP解析：本题考查难溶电解质的溶解平衡。当加入 AgNO3 时，溶液中的 c(Ag+)增大，而c(Cl )下降，即溶液不能由 c 点变到 d 点，因此 A 选项错；当加入固体 NaCl，则 AgCl 的溶解度减小，但 KSP 不变，因此
8、B 选项错；d 点时的 c(Ag+)c(Cl )K SP，有 AgCl 沉淀生成，因此 C 选项正确；曲线上的点对应的是溶解平衡时的离子浓度关系，而当温度一定时，KSP 不变，即 c 点对应的 KSP 与 a 点对应的 KSP 相等，因此 D 选项错。答案：C二、溶液中的三个守恒在中学阶段的电解质溶液中的三个守恒包括：电荷守恒、物料守恒以及质子守恒。1. 电荷守恒：电解质溶液中所以阳离子阳离子所带有的正电荷总数与所有的阴离子所带有的负电荷总数相等。如：NaHCO 3 溶液中存在着 Na+、H +、HCO 3 、 CO32 和 OH 这几种离子，便有如下关系：c(Na +) + c(H+) c(
9、HCO3 ) + c(OH ) + 2c (CO32 )。2. 物料守恒：电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子种类增多，但原子总数是不会改变的，因而是守恒的，如 Na2S 溶液中，n(Na ) : n(S)2 : 1，但 S2、HS 都能水解，故 S 元素以 S2、HS 、H 2S 三种形式存在，它们之间有如下的守恒关系：c (Na+) =2c(S2 ) + 2c (HS ) + 2c(H2S)。3. 电解质溶液中分子或离子得到或失去质子（H +）的物质的量应相等。如：NH4HCO3 溶液中 H3O+、H 2CO3 为得到质子后的产物，NH 3、OH 、CO 32 为失去质子后的产物，故有
10、以下关系：c(H 3O+) + c(H2CO3) c(NH3) + c(OH) + c (CO32)，再如：Na 2CO3 溶液中质子守恒的关系是：c(OH ) c(H+) + c(HCO3) + 2c(H2CO3) 或 c(H+) c(OH) c(HCO 3) 2c(H2CO3)。4. 离子浓度关系和离子浓度大小的比较一般来说，有关离子浓度关系判断的试题要联想到上述三个守恒，或其中两个叠加或变形等。而离子浓度大小的比较是该部分内容中最常见的题型，除利用好上述守恒外，还要考虑其它方面的影响，如单一的酸或碱溶液考虑电离，单一的盐溶液考虑水解；混合溶液如果不反应，即考虑电离又考虑水解，如果反应还要
11、考虑过量与不过量。【例题 4】（2011 江苏高考）下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是A. 在 0.1 molL 1NaHCO3 溶液中： c(Na )c(HCO 3 ) c(CO32 )c (H2CO3)B. 在 0.1 molL 1Na2CO3 溶液中：c(OH )c(H )c(HCO 3 ) + 2c(H2CO3 )C. 向 0.2 molL 1NaHCO3 溶液中加入等体积 0.1 molL 1NaOH 溶液：c (CO32 )c(HCO 3 ) c(OH )c(H )D. 常温下，CH 3COONa 和 CH3COOH 混合溶液pH 7，c(Na )0.1 molL1
12、 ：c(Na )c(CH 3COO )c(CH 3COOH)c(H )c (OH )解析：A 选项在 0.1 molL 1NaHCO3 溶液中，HCO 3 在溶液中存在水解与电离两个过程，而溶液呈碱性，说明水解过程大于电离过程，c(H 2CO3)c(CO 32 )；B 选项 c(OH )c(H +)c(HCO 3 )2c(H 2CO3 )中把 c(H+)移项到等式另一边，即是质子守恒关系式； C选项向 0.2 molL 1NaHCO3 溶液中加入等体积 0.1 molL 1NaOH 溶液后，相当于 0.05 molL 1 的 Na2CO3 溶液和 NaHCO3 溶液的混合液，由于 Na2CO3
13、 的水解程度大于 NaHCO3的水解程度，因此正确的关系是：c(HCO 3 )c(CO 32 ) c(OH )c(H +)；D 选项常温下，CH3COONa 和 CH3COOH 混合溶液，包括 CH3COO 水解和 CH3COOH 电离两个过程，既然 pH7, 根据电荷守恒式，不难得出 c(Na+)c(CH 3COO ) 0.1 mol L 1，c(H +)c(OH )110 7 molL 1。水解是有限的，c(CH 3COO )c(CH 3COOH)。答案：B、D点拨：本题属于基本概念与理论的考查，落点在水解与电离平衡、物料守恒和电荷守恒、离子浓度大小比较。溶液中存在水解与电离两个过程，离子
14、浓度大小比较是考试热点内容，高三复习中要强化训练。【例题 5】（2011 广东高考）对于 0.1molL1 Na2SO3 溶液，正确的是A. 升高温度，溶液的 pH 降低 B. c(Na )2c(SO 32 )+ c(HSO3 )+ c(H2SO3)C. c(Na ) + c(H ) 2c(SO32 )+ 2c(HSO3 ) + c(OH )D. 加入少量 NaOH 固体，c (SO32 )与 c(Na )均增大解析：本题考查盐类水解及外界条件对水解平衡的影响和溶液中离子浓度大小判断。Na2SO3 属于弱酸强碱盐，水解显碱性，方程式为 SO32 H 2O HSO3 + OH 、HSO 3 H
15、2O H2SO3+ OH ，因为水解是吸热的，所以升高温度，有利于水解，碱性会增强，A 不正确；加入少量 NaOH 固体，c(OH )增大，抑制水解，所以 c(SO32 )增大，D 是正确的；由物料守恒知钠原子个数是硫原子的 2 倍，因此有 c(Na )2c(SO 32 ) + 2c(HSO3 )+ 2c(H2SO3)，所以 B 不正确，有电荷守恒知 c(Na ) +c(H )2c(SO 32 )+ c(HSO3 )+ c(OH )，因此 C 也不正确。答案：D【例题 6】下列溶液中微粒的物质的量关系正确的是A. 将等物质的量的 KHC2O4 和 H2C2O4 溶于水配成溶液：2c(K +)c
16、(HC 2O4 ) + c(H2C2O4)B. 0.2mol/L NH4Cl 溶液、 0.1mol/L (NH4)2Fe(SO4)2 溶液、0.2mol/L NH4HSO4 溶液、0.1 mol/L (NH 4)2CO3 溶液中， c(NH4+)大小： C. 0.1 mol/L CH3COONa 溶液与 0.15 mol/L HCl 等体积混合： c(Cl )c(H +)c(Na +)c(CH 3COO )c(OH )D. 0.1 mol/L 的 KHA 溶液，其 pH10， c(K+)c(A 2 )c(HA )c(OH )解析：A 项，命题者的意图是考查物料守恒，但忽视了 C2O42 的存在，错误；B 项，中 Fe2+和 NH4+相互抑制水解， 中 NH4HSO4 电离出的 H+抑制 NH4+的水解，中 CO32和 NH4+相互促进水解，正确；C 项，它们等体积混合后，得到的溶液为0.05mol/LCH3COOH、 0.025 mol/L HCl 和 0.05mol/L NaCl0.05mol/L 的混合溶液，c(Na +)c(H +)，错误；D 项，pH10，说明 HA 的水解程度大于电离程度，但无论水解还是电离，都是微弱的，故 c(HA )c(A 2 )，因此该项错误。答案：B
