一、背景与分值权重
全国联招化学中,电解质溶液与离子反应约12-16分。选择题常考强弱电解质判断、离子方程式正误判断、离子共存、pH计算,填空题常考电离方程式书写、水解方程式书写、离子反应的应用。离子反应贯穿无机化学的各个章节,是联招化学的重要工具性知识。
| 考点 | 分值分布 | 题型特征 |
|---|---|---|
| 电离与离子方程式 | 约4-6分 | 选择、填空 |
| 离子共存 | 约3-4分 | 选择 |
| 水的电离与pH | 约3-4分 | 选择、计算 |
| 盐类水解 | 约2-3分 | 选择、填空 |
二、电解质与非电解质的判断
电解质是在水溶液或熔融状态下能导电的化合物,非电解质是在两种状态下都不能导电的化合物。判断关键:电解质必须首先是化合物——混合物和单质既不是电解质也不是非电解质。常见的电解质:酸、碱、盐、活泼金属氧化物和水;常见的非电解质:大多数有机物——蔗糖、酒精、甲烷——和非金属氧化物——CO₂、SO₂、SO₃、NO₂。CO₂溶于水能导电但导电的离子来自H₂CO₃的电离——CO₂自身不能电离,属于非电解质。氨气同理——NH₃溶于水生成NH₃·H₂O电离出NH₄⁺和OH⁻,NH₃本身是非电解质。
强电解质与弱电解质的本质区别:是否完全电离。强电解质——强酸、强碱、绝大多数盐——在水溶液中完全电离,不存在电离平衡;弱电解质——弱酸、弱碱、水——在水溶液中部分电离,存在电离平衡。常见的强酸——HCl、H₂SO₄、HNO₃、HClO₄、HBr、HI;强碱——NaOH、KOH、Ba(OH)₂、Ca(OH)₂——Ca(OH)₂微溶但溶解部分完全电离,仍为强电解质;弱酸——CH₃COOH、H₂CO₃、H₂SO₃、H₃PO₄、HClO、HF;弱碱——NH₃·H₂O。电解质的强弱与溶解性无关——BaSO₄难溶但溶解部分完全电离,属于强电解质;CH₃COOH易溶于水但部分电离,属于弱电解质。
三、电离方程式的书写规范
强电解质电离方程式用等号连接,一步到位:NaCl=Na⁺+Cl⁻,H₂SO₄=2H⁺+SO₄²⁻,Ba(OH)₂=Ba²⁺+2OH⁻。弱电解质电离方程式用可逆号连接,多元弱酸分步电离:H₂CO₃⇌H⁺+HCO₃⁻、HCO₃⁻⇌H⁺+CO₃²⁻;多元弱碱分步电离:Fe(OH)₃⇌Fe³⁺+3OH⁻——联招层面一般一步写出。水是极弱电解质:H₂O⇌H⁺+OH⁻。酸式盐的电离需区分强酸的酸式盐与弱酸的酸式盐:NaHSO₄在水中完全电离为Na⁺、H⁺、SO₄²⁻——熔融时只电离为Na⁺和HSO₄⁻;NaHCO₃在水中电离为Na⁺和HCO₃⁻——HCO₃⁻不完全电离。书写时注意电荷守恒和原子守恒。
常见书写错误:弱电解质用等号——CH₃COOH=H⁺+CH₃COO⁻错误,应为可逆号;NaHCO₃=Na⁺+H⁺+CO₃²⁻错误——HCO₃⁻不能完全电离;熔融状态下NaHSO₄=Na⁺+H⁺+SO₄²⁻错误——熔融时无H⁺。电离方程式中不得写沉淀或气体符号——电离不是化学变化。
四、离子方程式的书写与正误判断
离子方程式书写步骤:写——写出正确的化学方程式;拆——把易溶且完全电离的物质拆成离子形式;删——删去方程式两边相同的离子;查——检查电荷守恒和原子守恒。可拆的物质:强酸、强碱、可溶性盐;不可拆的物质:单质、气体、沉淀、弱电解质——弱酸、弱碱、水——氧化物和难溶物。书写时必须遵循客观事实,不能臆造反应。
离子方程式正误判断的常见错误类型:不符合客观事实——Fe与盐酸反应生成Fe²⁺而非Fe³⁺;拆写错误——CaCO₃是难溶物不能拆、CH₃COOH和NH₃·H₂O是弱电解质不能拆;电荷不守恒——Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+Ag错误——电荷不守恒;漏写条件或配平错误——原子守恒与电荷守恒同时满足;与量有关的反应——CO₂少量通入NaOH溶液生成CO₃²⁻,过量时生成HCO₃⁻,方程式不同。与量有关的离子方程式是联招考查难点:向Ca(OH)₂溶液中通入过量CO₂:第一步生成CaCO₃沉淀和水,继续通入CO₂时CaCO₃溶解生成Ca(HCO₃)₂——最终离子方程式为OH⁻+CO₂=HCO₃⁻。
典型书写案例:向澄清石灰水中滴加Na₂CO₃溶液。化学方程式:Ca(OH)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH。拆写:Ca²⁺+2OH⁻+2Na⁺+CO₃²⁻=CaCO₃↓+2Na⁺+2OH⁻。删去不参加反应的Na⁺和OH⁻得Ca²⁺+CO₃²⁻=CaCO₃↓。注意澄清石灰水应拆为Ca²⁺和OH⁻——若是石灰乳则Ca(OH)₂不拆。
五、离子共存与水的电离、pH计算
离子共存判断规则:能发生反应生成沉淀、气体、水、弱电解质或发生氧化还原反应的离子不能大量共存。常见不能共存的组合:H⁺与OH⁻、HCO₃⁻、CO₃²⁻、S²⁻、SO₃²⁻、CH₃COO⁻等——生成水、气体或弱电解质;OH⁻与Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、NH₄⁺、HCO₃⁻——生成沉淀、气体或弱电解质;Ag⁺与Cl⁻、Br⁻、I⁻、SO₄²⁻——生成沉淀;Ba²⁺与SO₄²⁻、CO₃²⁻;Ca²⁺与CO₃²⁻、SO₄²⁻——微溶;Fe³⁺与S²⁻、I⁻——发生氧化还原反应——Fe³⁺与SCN⁻生成红色络合物也不能共存;NO₃⁻在酸性条件下具有强氧化性——与Fe²⁺、S²⁻、I⁻、SO₃²⁻不能共存。题目附加条件——无色透明、pH=1、与Al反应放出H₂——需同时满足:无色排除Cu²⁺蓝色、Fe³⁺黄色、Fe²⁺浅绿色、MnO₄⁻紫红色;pH=1为强酸性溶液,OH⁻、CO₃²⁻、HCO₃⁻不能共存;与Al反应放H₂可能是强酸性溶液或强碱性溶液。
水的电离与pH计算:水是极弱电解质,Kw=c(H⁺)·c(OH⁻)——25℃时Kw=1.0×10⁻¹⁴。温度升高Kw增大——100℃时Kw≈1.0×10⁻¹²。pH=-lgc(H⁺)——25℃时pH<7酸性、pH=7中性、pH>7碱性。pH计算的基本类型:强酸强碱稀释——强酸稀释10倍pH增大1——但不能超过7;强酸与强碱混合——先判断过量再求剩余H⁺或OH⁻浓度,再算pH;酸与酸混合直接求H⁺浓度,碱与碱混合先求OH⁻浓度再通过Kw求H⁺浓度。强酸强碱混合:若恰好完全中和则pH=7;酸过量——c(H⁺)=(c₁V₁-c₂V₂)/(V₁+V₂),再算pH;碱过量——先求c(OH⁻)剩余,再通过Kw求c(H⁺),再算pH。
典型pH计算案例:25℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,求混合后pH。pH=2盐酸c(H⁺)=0.01mol/L,pH=12NaOH溶液c(OH⁻)=0.01mol/L——恰好完全中和,pH=7。若盐酸体积为10mL、NaOH溶液体积为20mL,则OH⁻过量:c(OH⁻)=(0.01×20-0.01×10)/30=0.0033mol/L≈3.3×10⁻³mol/L,c(H⁺)=Kw/c(OH⁻)=1.0×10⁻¹⁴/3.3×10⁻³≈3.0×10⁻¹²mol/L,pH≈11.5。
六、盐类水解与典型失分点
盐类水解的实质:盐电离出的弱酸根或弱碱阳离子与水电离出的H⁺或OH⁻结合生成弱电解质,促进水的电离,使溶液呈现酸性或碱性。规律:有弱才水解、无弱不水解、谁弱谁水解、越弱越水解、谁强显谁性。强酸弱碱盐——NH₄Cl、FeCl₃、Al₂(SO₄)₃——溶液呈酸性;强碱弱酸盐——CH₃COONa、Na₂CO₃、NaHCO₃——溶液呈碱性;强酸强碱盐——NaCl、K₂SO₄——不水解、溶液呈中性;弱酸弱碱盐——CH₃COONH₄——水解相互促进但酸碱性由相对强弱决定。
水解方程式书写注意:一般用可逆号不用等号;不写气体和沉淀符号——但双水解进行到底时例外,如Al³⁺与HCO₃⁻、Al³⁺与CO₃²⁻、Al³⁺与S²⁻、Fe³⁺与CO₃²⁻的双水解用等号并写沉淀和气体符号。典型双水解:Al³⁺+3HCO₃⁻=Al(OH)₃↓+3CO₂↑——明矾与NaHCO₃灭火器的原理。水解的应用:纯碱去油污需用热水——升温促进水解、溶液碱性增强;配制FeCl₃溶液需加少量盐酸抑制水解;施肥时铵态氮肥不宜与草木灰——K₂CO₃——混用——NH₄⁺与CO₃²⁻双水解使肥效降低。
典型综合场景:浓度相同的下列溶液中pH最大的是——NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃、NH₄Cl。NaCl不水解中性pH=7;NH₄Cl酸性pH<7;NaHCO₃水解呈碱性但水解程度小于Na₂CO₃——Na₂CO₃是二元弱酸的正盐,CO₃²⁻水解程度大于HCO₃⁻——碱性最强——答案Na₂CO₃。此类题判断依据是盐的类型和对应弱酸弱碱的相对强弱。
常见失分点:强电解质与弱电解质判断受溶解性干扰——BaSO₄难溶但完全电离属强电解质;离子方程式拆写时误拆弱电解质——CH₃COOH、NH₃·H₂O、水不能拆;电荷守恒漏检查——离子方程式中反应前后电荷总和必须相等;离子共存中忽略NO₃⁻在酸性条件下的氧化性——NO₃⁻本身不与Fe²⁺反应但在酸性条件下能将Fe²⁺氧化;pH计算中碱溶液先求H⁺浓度再求pH——必须先通过Kw由c(OH⁻)求c(H⁺);混合溶液体积直接用两体积相加而忽略实际体积变化——稀溶液混合时体积近似相加,浓溶液混合需按实际密度换算。
典型错误案例:判断“某溶液pH<7,则一定是酸溶液”——错误,强酸弱碱盐如NH₄Cl溶液也呈酸性,但溶液中的酸根不一定是H⁺;判断“pH=7的溶液一定呈中性”——错误,100℃时Kw=1.0×10⁻¹²,pH=6才是中性,pH=7反而呈碱性——温度影响Kw,中性pH随温度变化。离子共存题中附加条件“与Al反应放出H₂”只判断酸碱性不够——还需考虑强酸性条件下NO₃⁻具有强氧化性,与Al反应不放出H₂而放NO等气体——在强酸性含NO₃⁻的溶液中Al不能大量共存。
训练建议:每天默写强弱电解质判断规则和常见强酸强碱弱酸弱碱的清单;把离子方程式正误判断的六类常见错误整理成对比卡——拆写错误、电荷不守恒、不符合事实、与量无关误判等;pH计算的三种基本类型——稀释、混合、中和——各练2道题直到步骤熟练。近五年联招真题中,离子共存与离子方程式正误判断是选择题固定考点,pH计算常作为填空题出现,盐类水解与离子反应结合在综合题中考查。
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