高考化学一轮综合复习第八章水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡专题讲座四粒子浓度关系判断练习.docx

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高考化学一轮综合复习第八章水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡专题讲座四粒子浓度关系判断练习

【2019最新】精选高考化学一轮综合复习第八章水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡专题讲座四“粒子”浓度关系判断练习

一、熟悉两大理论，构建思维基点

1．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、NH、OH－浓度的大小关系是c（NH3·H2O）>c（OH－）>c（NH）。

（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－、S2－、H＋的浓度大小关系是c（H2S）>c（H＋）>c（HS－）>c（S2－）。

2．水解理论

（1）弱电解质离子的水解损失是微量的（双水解除外），但由于水的电离，故水解后酸性溶液中c（H＋）或碱性溶液中c（OH－）总是大于水解产生的弱电解质的浓度。

如NH4Cl溶液中：

NH、Cl－、NH3·H2O、H＋的浓度大小关系是c（Cl－）>c（NH）>c（H＋）>c（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，如在Na2CO3溶液中：

CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c（CO）>c（HCO）>c（H2CO3）。

二、把握三种守恒，明确等量关系

1．电荷守恒规律

电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液都是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。

如NaHCO3溶液中存在着Na＋、H＋、HCO、CO、OH－，存在如下关系：

c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HCO）＋c（OH－）＋2c（CO）。

2．物料守恒规律

电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子种类增多，但元素总是守恒的。

如K2S溶液中S2－、HS－都能水解，故S元素以S2－、HS－、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：

c（K＋）＝2c（S2－）＋2c（HS－）＋2c（H2S）。

3．质子守恒规律

如Na2S水溶液中的质子转移情况图示如下：

由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示：

c（H3O＋）＋2c（H2S）＋c（HS－）＝c（OH－）或c（H＋）＋2c（H2S）＋c（HS－）＝c（OH－）。

质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。

三、典例导悟，分类突破

（一）粒子种类的判断

[例1]　

（1）NaHCO3溶液中：

_______________________________________________________。

（2）Na2CO3溶液中：

______________________________________________________________。

（3）NaHCO3和Na2CO3的混合溶液中：

______________________________________________。

（4）向NaOH溶液中通入CO2气体（任意量）：

_________________________________________。

答案　

（1）

（2）（3）（4）粒子种类都是离子：

Na＋、CO、HCO、OH－、H＋；分子：

H2CO3、H2O

判断盐溶液中粒子种类时，首先要清楚盐溶液中的电离、水解情况，特别是多步电离和多步水解。

如：

（1）NaHCO3溶液中，因NaHCO3===Na＋＋HCO，HCO?

?

CO＋H＋，HCO＋H2O?

?

H2CO3＋OH－，H2O?

?

H＋＋OH－。

故溶液中的离子有：

Na＋、CO、HCO、OH－、H＋；分子有：

H2CO3、H2O。

（二）单一溶液中离子浓度的关系

[例2]　0.1mol·L－1的NH4Cl溶液

（1）粒子种类：

______________________________________________________________。

（2）离子浓度大小关系：

_______________________________________________________。

（3）物料守恒：

_____________________________________________________________。

解析　NH4Cl===NH＋Cl－（完全电离）

NH＋H2O?

?

NH3·H2O＋H＋（微弱）

H2O?

?

H＋＋OH－（极微弱）

答案　

（1）Cl－、NH、H＋、OH－、NH3·H2O、H2O

（2）c（Cl－）>c（NH）>c（H＋）>c（OH－）

（3）c（Cl－）＝c（NH）＋c（NH3·H2O）

[例3]　0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系

（1）大小关系：

_____________________________________________________________。

（2）物料守恒：

_________________________________________________________________。

（3）电荷守恒：

__________________________________________________________________。

（4）质子守恒：

________________________________________________________________。

解析　NaHCO3===Na＋＋HCO（完全电离），

HCO＋H2O?

?

H2CO3＋OH－（主要），

HCO?

?

H＋＋CO（次要），

H2O?

?

H＋＋OH－（极微弱）。

答案　

（1）c（Na＋）>c（HCO）>c（OH－）>c（H＋）>c（CO）

（2）c（Na＋）＝c（HCO）＋c（CO）＋c（H2CO3）

（3）c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HCO）＋2c（CO）＋c（OH－）

（4）c（OH－）＝c（H2CO3）＋c（H＋）－c（CO）

[例4]　0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系

（1）大小关系：

___________________________________________________________。

（2）物料守恒：

_________________________________________________________________。

（3）电荷守恒：

_______________________________________________________________。

（4）质子守恒：

_______________________________________________________________。

解析　Na2CO3===2Na＋＋CO（完全电离），

CO＋H2O?

?

HCO＋OH－（主要），

HCO＋H2O?

?

H2CO3＋OH－（次要），

H2O?

?

H＋＋OH－（极微弱）。

答案　

（1）c（Na＋）>c（CO）>c（OH－）>c（HCO）>c（H＋）

（2）c（Na＋）＝2[c（CO）＋c（HCO）＋c（H2CO3）]

（3）c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HCO）＋c（OH－）＋2c（CO）

（4）c（OH－）＝c（H＋）＋2c（H2CO3）＋c（HCO）

1．比较时紧扣两个微弱

（1）弱电解质（弱酸、弱碱、水）的电离是微弱的，且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。

如在稀醋酸溶液中：

CH3COOH?

?

CH3COO－＋H＋，H2O?

?

OH－＋H＋，在溶液中微粒浓度由大到小的顺序：

c（CH3COOH）>c（H＋）>c（CH3COO－）>c（OH－）。

（2）弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的，但水的电离程度远远小于盐的水解程度。

如稀的CH3COONa溶液中：

CH3COONa===CH3COO－＋Na＋，CH3COO－＋H2O?

?

CH3COOH＋OH－，H2O?

?

H＋＋OH－，所以CH3COONa溶液中：

c（Na＋）>c（CH3COO－）>c（OH－）>c（CH3COOH）>c（H＋）。

2．酸式盐与多元弱酸的强碱正盐溶液酸碱性比较

（1）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HCO的水解能力大于其电离能力，故溶液显碱性。

（2）多元弱酸的强碱正盐溶液：

多元弱酸根离子水解以第一步为主。

例如，Na2S溶液中：

c（Na＋）>c（S2－）>c（OH－）>c（HS－）>c（H＋）。

3．质子守恒式可以由电荷守恒式和物料守恒式推导出来

以KHS溶液为例，电荷守恒式为c（K＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（HS－）＋2c（S2－）①，物料守恒式为c（K＋）＝c（HS－）＋c（S2－）＋c（H2S）②，由①－②得质子守恒式，消去没有参与变化的K＋等。

4．规避等量关系中的2个易失分点

（1）电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。

如2c（CO）的化学计量数2代表一个CO带2个负电荷，不可漏掉。

（2）物料守恒式中，离子浓度系数不能漏写或颠倒。

如Na2S溶液中的物料守恒式中，“2”表示c（Na＋）是溶液中各种硫元素存在形式的硫原子总浓度的2倍。

（三）酸、碱中和型离子浓度的关系

[例5]　比较下列几种溶液混合后各离子浓度的大小。

（1）CH3COOH和NaOH等浓度等体积混合，离子浓度大小顺序为____________________。

（2）NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH＜7

①离子浓度大小顺序为________________________________________________________。

②电荷守恒式：

_______________________________________________________________。

③物料守恒式：

______________________________________________________________。

（3）pH＝2的CH3COOH与pH＝12的NaOH等体积混合

①离子浓度大小顺序为_________________________________________________________。

②电荷守恒式与

（2）中的电荷守恒式________（填“相同”或“不同”）。

③能否写出物料守恒式________（填“能”或“否”）。

解析　

（1）恰好反应后，溶质为CH3COONa。

（2）中和反应后，溶质为等量的CH3COONa、CH3COOH，且CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度，c（CH3COO－）与c（CH3COOH）浓度之和等于c（Na＋）的2倍。

（3）由于CH3COOH是弱酸，题中c（CH3COOH）要远大于c（NaOH），反应后溶质为CH3COOH、CH3COONa，且n（CH3COOH）要远大于n（CH3COONa），溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度，溶液呈酸性。

答案　

（1）c（Na＋）>c（CH3COO－）>c（OH－）>c（H＋）

（2）①c（CH3COO－）>c（Na＋）>c（H＋）>c（OH－）

②c（CH3COO－）＋c（OH－）＝c（Na＋）＋c（H＋）

③2c（Na＋）＝c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）

（3）①c（CH3COO－）>c（Na＋）>c（H＋）>c（OH－）

②相同　③否

[例6]　常温下，用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1CH3COOH溶液所得滴定曲线如下图。

下列说法正确的是（　　）

A．点①所示溶液中：

c（CH3COO－）＋c（OH－）＝c（CH3COOH）＋c（H＋）

B．点②所示溶液中：

c（Na＋）＝c（CH3COOH）＋c（CH3COO－）

C．点③所示溶液中：

c（Na＋）>c（OH－）>c（CH3COO－）>c（H＋）

D．滴定过程中可能出现：

c（CH3COOH）>c（CH3COO－）>c（H＋）>c（Na＋）>c（OH－）

解析　点①溶液中的溶质为0.001molCH3COOH和0.001molCH3COONa，据物料守恒：

c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）＝2c（Na＋），根据电荷守恒：

c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CH3COO－）＋c（OH－），整理后得c（CH3COOH）＋2c（H＋）＝c（CH3COO－）＋2c（OH－）；点②溶液的pH＝7，据电荷守恒有：

c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CH3COO－）＋c（OH－），又c（H＋）＝c（OH－），则c（Na＋）＝c（CH3COO－）；点③溶液中的溶质为0.002molCH3COONa，离子浓度大小关系为c（Na＋）＞c（CH3COO－）＞c（OH－）＞c（H＋）。

答案　D

（四）盐与酸（碱）混合型

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综合考虑水解和电离两种因素。

[例7]　用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液，已知其中c（CH3COO－）>c（Na＋），对该溶液的下列判断正确的是（　　）

A．c（H＋）>c（OH－）

B．c（CH3COO－）＝0.1mol·L－1

C．c（CH3COOH）>c（CH3COO－）

D．c（CH3COO－）＋c（OH－）＝0.1mol·L－1

解析　由电荷守恒：

c（CH3COO－）＋c（OH－）＝c（Na＋）＋c（H＋），因c（CH3COO－）>c（Na＋），则c（H＋）>c（OH－）；由物料守恒：

c（CH3COOH）＋c（CH3COO－）＝0.2mol·L－1，因c（CH3COO－）＞c（Na＋）＝0.1mol·L－1，则c（CH3COO－）＞c（CH3COOH）。

答案　A

（五）不同溶液中同一离子浓度的大小比较

选好参照物，分组比较各个击破：

如25℃时，相同物质的量浓度的下列溶液中：

①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4、④（NH4）2SO4、⑤（NH4）2Fe（SO4）2，c（NH）由大到小的顺序为⑤>④>③>①>②。

分析流程为

分组

[例8]　比较下列几组溶液中指定离子浓度的大小。

（1）浓度均为0.1mol·L－1的①H2S、②NaHS、③Na2S、④H2S和NaHS混合液，溶液pH从大到小的顺序是______________。

（2）相同浓度的下列溶液中：

①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH中，c（CH3COO－）由大到小的顺序是___________________________________________________________。

（3）c（NH）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　

（2）②>①>③　（3）④>②>③>①

1．一定温度下，下列溶液的离子浓度关系式正确的是（　　）

A．pH＝5的H2S溶液中，c（H＋）＝c（HS－）＝1×10－5mol·L－1

B．pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1

C．pH＝2的H2C2O4溶液与pH＝12的NaOH溶液任意比例混合：

c（Na＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（HC2O）

D．pH相同的①CH3COONa，②NaHCO3，③NaClO三种溶液的c（Na＋）：

①＞②＞③

答案　D

解析　A项，pH＝5的H2S溶液中，H＋的浓度为1×10－5mol·L－1，但是HS－的浓度会小于H＋的浓度，H＋来自于H2S的第一步电离、HS－的电离和水的电离，故H＋的浓度大于HS－的浓度，错误；B项，弱碱不完全电离，弱碱稀释10倍时，pH减小不到一个单位，a＜b＋1，故不正确；C项，草酸是弱酸，氢氧化钠是强碱，无论怎样混合得到的溶液都符合电荷守恒，而该等式中缺少草酸根，不符合电荷守恒，故不正确；D项，因为酸性：

醋酸>碳酸>次氯酸，根据越弱越水解的原则，pH相同的三种钠盐，浓度的大小关系为醋酸钠>碳酸氢钠>次氯酸钠，则钠离子的浓度为①>②>③，故正确。

2．（2017·长沙一模）常温下，下列说法不正确的是（　　）

A．0.2mol·L－1的NaHCO3溶液中：

c（Na＋）＞c（HCO）＞c（OH－）＞c（H＋）

B．0.02mol·L－1的NaOH溶液与0.04mol·L－1的NaHC2O4溶液等体积混合：

2c（OH－）＋c（C2O）＝c（HC2O）＋2c（H＋）

C．叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相近，0.1mol·L－1NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为c（Na＋）＞c（N）＞c（OH－）＞c（H＋）

D．向氨水中逐滴滴入盐酸至溶液的pH＝7，则混合液中c（NH）＝c（Cl－）

答案　B

解析　NaHCO3溶液呈碱性，溶液中离子浓度关系为c（Na＋）＞c（HCO）＞c（OH－）＞c（H＋），A项正确；混合后得到等物质的量浓度的Na2C2O4、NaHC2O4的混合溶液，根据电荷守恒得：

c（OH－）＋2c（C2O）＋c（HC2O）＝c（Na＋）＋c（H＋），根据物料守恒得：

2c（Na＋）＝3[c（C2O）＋c（HC2O）＋c（H2C2O4）]，消去c（Na＋），得：

2c（OH－）＋c（C2O）＝c（HC2O）＋3c（H2C2O4）＋2c（H＋），B项错误；NaN3为强碱弱酸盐，N水解使溶液呈碱性，c（Na＋）＞c（N）＞c（OH－）＞c（H＋），C项正确；根据电荷守恒得：

c（NH）＋c（H＋）＝c（Cl－）＋c（OH－），pH＝7，则c（OH－）＝c（H＋），故c（NH）＝c（Cl－），D项正确。

3．（2017·内蒙古赤峰二中三模）含SO2的烟气会形成酸雨，工业上常利用Na2SO3溶液作为吸收液脱除烟气中的SO2，随着SO2的吸收，吸收液的pH不断变化。

下列粒子浓度关系一定正确的是（　　）

A．Na2SO3溶液中存在：

c（Na＋）＞c（SO）＞c（H2SO3）＞c（HSO）

B．已知NaHSO3溶液pH＜7，该溶液中：

c（Na＋）＞c（HSO）＞c（H2SO3）＞c（SO）

C．当吸收液呈酸性时：

c（Na＋）＝c（SO）＋c（HSO）＋c（H2SO3）

D．当吸收液呈中性时：

c（Na＋）＝2c（SO）＋c（HSO）

答案　D

解析　Na2SO3溶液呈碱性，溶液中粒子浓度关系为c（Na＋）＞c（SO）＞c（OH－）＞c（HSO）＞c（H＋）＞c（H2SO3），A项错误；NaHSO3溶液pH＜7，则该溶液中HSO的电离程度大于水解程度，溶液中粒子浓度大小关系为c（Na＋）＞c（HSO）＞c（H＋）＞c（SO）＞c（OH－）＞c（H2SO3），B项错误；当吸收液呈酸性时可以是NaHSO3溶液，溶液中存在物料守恒：

c（Na＋）＝c（H2SO3）＋c（SO）＋c（HSO），也可以是NaHSO3和亚硫酸钠的混合溶液，则选项中的物料守恒关系式不再适用，C项错误；当吸收液呈中性时，c（H＋）＝c（OH－），溶液中存在电荷守恒：

c（Na＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋2c（SO）＋c（HSO），故c（Na＋）＝2c（SO）＋c（HSO），D项正确。

4．室温下，用0.100mol·L－1NaOH溶液分别滴定20.00mL0.100mol·L－1的盐酸和醋酸，滴定曲线如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．Ⅱ表示的是滴定醋酸的曲线

B．pH＝7时，滴定醋酸消耗的V（NaOH）小于20.00mL

C．V（NaOH）＝20.00mL时，两份溶液中c（Cl－）＝c（CH3COO－）

D．V（NaOH）＝10.00mL时，醋酸溶液中c（Na＋）＞c（CH3COO－）＞c（H＋）＞c（OH－）

答案　B

解析　A项，滴定开始时0.100mol·L－1盐酸pH＝1，0.100mol·L－1醋酸pH＞1，所以滴定盐酸的曲线是Ⅱ，滴定醋酸的曲线是Ⅰ，错误；B项，醋酸钠水解呈碱性，氯化钠不水解，pH＝7时，醋酸所用NaOH溶液的体积小，正确；C项，V（NaOH）＝20.00mL时，二者反应生成氯化钠和醋酸钠，醋酸根发生水解，浓度小于氯离子，错误；D项，加入10.00mL氢氧化钠时，溶液中恰好为同浓度的醋酸和醋酸钠，醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度，所以c（CH3COO－）＞c（Na＋），错误。

5．（2017·全国卷Ⅰ，13）常温下将NaOH溶液滴加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。

下列叙述错误的是（　　）

A．Ka2（H2X）的数量级为10－6

B．曲线N表示pH与lg的变化关系

C．NaHX溶液中c（H＋）>c（OH－）

D．当混合溶液呈中性时，c（Na＋）>c（HX－）>c（X2－）>c（OH－）＝c（H＋）

答案　D

解析　横坐标取0时，曲线M对应pH约为5.4，曲线N对应pH约为4.4，因为是NaOH滴定H2X溶液，所以在酸性较强的溶液中会存在c（HX－）＝c（H2X），所以曲线N表示pH与lg的变化关系，B正确；＝1时，即lg＝0，pH＝5.4，c（H＋）＝1×10－5.4mol·L－1，Ka2＝≈1×10－5.4，A正确；NaHX溶液中，c（HX－）>c（X2－），即<1，lg<0，此时溶液呈酸性，C正确；当溶液呈中性时，由曲线M可知lg>0，>1，即c（X2－）>c（HX－），D错误。