2021届一轮复习（人教版）溶液中粒子浓度的比较学案

2021届一轮复习（人教版）溶液中粒子浓度的比较学案

溶液中粒子浓度的比较 一、三大守恒 ‎1.物料守恒(原子守恒)‎ 在电解质溶液中,由于某些离子能够水解,粒子种类增多,但这些粒子所含某些原子的总数始终不变,符合原子守恒。如NaHCO3溶液中,n(Na+)∶n(C)=1∶1,因HC水解:HC+H2OH2CO3+OH-以及HC电离:HCH++C,碳元素的存在形式有3种,即HC、H2CO3、C,由n(Na+)∶n(C)=1∶1,得c(Na+)=c(HC)‎ ‎+c(C)+c(H2CO3)。‎ ‎2.电荷守恒 在电解质溶液中,阳离子的电荷总数与阴离子的电荷总数相等,即溶液呈电中性。如NaHCO3溶液中有Na+、H+、HC、C、OH-,存在如下关系:n(Na+)‎ ‎+n(H+)=n(HC)+2n(C)+n(OH-),推出c(Na+)+c(H+)=c(HC)+2c(C)‎ ‎+c(OH-)。(因C带2个单位负电荷,所以其所带电荷数为其离子数的2倍)‎ ‎3.质子守恒 电解质溶液中,电离、水解等过程中得到的质子(H+)数等于失去的质子(H+)数。如NaHCO3溶液中:‎ 即有c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C)‎ 另外,质子守恒式可以由电荷守恒式和物料守恒式推导得出。‎ 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消去没有参与变化的K+得质子守恒式c(H+)+c(H2S)=c(OH-)+c(S2-)。‎ 二、比较溶液中粒子浓度大小的三大类型 ‎1.单一溶液中各离子浓度的比较 ‎(1)多元弱酸溶液:多元弱酸分步电离,电离程度逐级减弱。如H3PO4溶液中:‎ c(H+)>c(H2P)>c(HP)>c(P)。‎ ‎(2)多元弱酸的正盐溶液:多元弱酸的酸根离子分步水解,水解程度逐级减弱。如在Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(C)>c(OH-)>c(HC)。‎ ‎2.混合溶液中各离子浓度的比较 混合溶液要综合分析电离、水解等因素。如在0.1 mol·L-1NH4Cl溶液和0.1 mol·L-1的氨水混合溶液中,各离子浓度大小的顺序为c(N)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。‎ ‎3.不同溶液中同一离子浓度的比较 不同溶液要看溶液中其他离子对该离子的影响。‎ 如在相同物质的量浓度的下列溶液中:①NH4Cl;‎ ‎②CH3COONH4;③NH4HSO4,c(N)由大到小的顺序为③>①>②。‎ 三、比较溶液中粒子浓度大小的解题流程 ‎【典例1】 (2019·江苏高考改编)室温下,反应HC+H2OH2CO3+OH-的平衡常数K=2.2×10-8。将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取废渣中的ZnO。若溶液混合引起的体积变化可忽略,室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是 (　　)‎ A.0.2‎‎ mol·L-1氨水:c(NH3·H2O)>c(N)>c(OH-)>c(H+)‎ B.0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液(pH>7):c(N)>c(HC)>c(NH3·H2O)>c(H2CO3)‎ C.0.2 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液等体积混合:c(N)+c(NH3·H2O)‎ ‎=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)‎ D.0.6 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3·H2O)+‎ c(C)+c(OH-)=0.3 mol·L-1+c(H2CO3)+c(H+)‎ ‎【解析】选D。A项,氨水中存在:NH3·H2ON+OH-,H2OH++OH-,氨水中NH3·H2O的电离是少量的,所以主要以NH3·H2O分子存在,两个电离方程式中均有OH-,所以c(OH-)>c(N),错误;B项,NH4HCO3溶液显碱性,说明HC的水解程度大于N的水解,所以c(N)>c(HC),HC水解:HC+H2O H2CO3+OH-,N水解:N+H2ONH3·H2O+H+,前者水解程度大,则c(H2CO3) >c(NH3·H2O),错误;C项,由物料守恒,n(N)∶n(C) =2∶1,则有c(N)+c(NH3·H2O)=2[c(H2CO3) +c(HC)+c(C)],错误;D项,由物料守恒,n(N)∶n(C)=4∶1,则有c(N)+c(NH3·H2O)= 4[c(H2CO3)+c(HC)+c(C)]①,由电荷守恒:‎ c(N)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-)②,结合①②消去c(N),得:‎ c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HC)+2c(C)③,0.2 mol·L-1NH4HCO3与氨水等体积混合后,c(NH4HCO3)=0.1 mol·L-1,由碳原子守恒有,c(H2CO3)‎ ‎+c(HC)+c(C)=0.1 mol·L-1④,将③等式两边各加一个c(C),则有c(NH3·H2O) +c(OH-) +c(C)=c(H+)+c(H2CO3)+3c(H2CO3)+3c(HC)+3c(C)⑤,将④代入⑤中得,c(NH3·H2O)+c(OH-)+c(C)=c(H+)+c(H2CO3)+0.3 mol·L-1,正确。‎ ‎【典例2】用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的HCl溶液和HX溶液,溶液的pH随加入NaOH溶液体积变化如图。下列说法中正确的是 (　　)‎ A.HX为强酸 B.M点c(HX)(X-)且有c(Na+)=c(X-)+c(HX)‎ D.P点c(Cl-)=0.05 mol·L-1‎ ‎【解析】选C。A项,根据图象知,滴定开始时HCl的浓度为0.1 mol·L-1,pH=1,完全电离为强酸,则HCl的滴定曲线为含P点的曲线,那么含M、N点的曲线为HX的滴定曲线,0.1 mol·L-1的HX溶液的pH=5,说明HX部分电离,为弱酸,错误;B项,M点NaOH溶液V=10.00 mL,溶液中的溶质为等浓度的NaX和HX混合溶液,pH>7溶液呈碱性,说明水解大于电离,即M点c(HX)>c(X-),错误;C项,N点NaOH溶液V=20.00 mL,溶液中的溶质为NaX,X在溶液中存在形式有:HX、X-,根据物料守恒得c(Na+)=c(HX)+c(X-),正确;D项,P点c(Cl-)==0.067 (mol·L-1),错误。‎ ‎1.常温下,下列溶液中,有关微粒物质的量浓度关系正确的是 (　　)‎ A.0.1‎‎ mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液:c(S)>c(N)>c(H+)>c(Fe2+)‎ B.将100 mL 0.1 mol·L-1Na2CO3溶液逐滴滴加到100 mL 0.1 mol·L-1盐酸中:c(Na+)>c(Cl-)>c(HC)>c(C)‎ C.pH=12的NaOH溶液与等体积pH=2的醋酸溶液混合后:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)‎ D.0.1 mol·L-1NaHCO3溶液:c(H+)+2c(H2CO3)=c(OH-)+c(C)‎ ‎【解析】选C。0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液中铵根离子、亚铁离子水解,溶液显酸性,离子浓度大小为c(S)>c(N)>c(Fe2+)>c(H+),故A错误;将100 mL 0.1 mol·L-1Na2CO3溶液逐滴滴加到100 mL 0.1 mol·L-1盐酸中,碳酸钠与过量盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳气体和水,最终得到氯化钠和碳酸钠的混合物,钠离子、氯离子不水解,碳酸根离子部分水解,则离子浓度大小为c(Na+)>‎ c(Cl-)>c(C)>c(HC),故B错误;pH=12的NaOH溶液与等体积pH=2的醋酸混合后的溶液中,醋酸为弱酸又电离出醋酸根离子和氢离子,溶液显酸性,离子浓度大小为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故C正确;0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中电荷守恒式为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(C)+c(HC),物料守恒式为c(Na+)=c(C)+c(HC)+c(H2CO3),得到离子浓度关系c(H+)+c(H2CO3)=‎ c(OH-)+c(C),故D错误。‎ ‎2.25℃时,分别向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的氨水、醋酸铵溶液中滴加 ‎0.100 0 mol·L-1的盐酸,溶液pH与加入盐酸体积的变化关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.M点溶液中:c(OH-)>c(N)>c(NH3·H2O)>c(H+)‎ B.N点溶液中:c(N)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)‎ C.P点溶液中:c(N)>2c(CH3COO-)+c(NH3·H2O)‎ D.Q点溶液中:2c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(N)‎ ‎【解析】选B。一水合氨是弱电解质,电离程度较小,一水合氨电离导致溶液呈碱性,水还电离出氢氧根离子,则存在c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(N)>c(H+),故A错误;N点溶液中溶质为等物质的量浓度的一水合氨、氯化铵,混合溶液呈碱性,说明一水合氨电离程度大于铵根离子水解程度,但是其电离和水解程度都较小,则存在c(N)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-),故B正确;P点溶液中溶质为等物质的量浓度的氯化铵、醋酸铵和醋酸,溶液中存在物料守恒c(N)+c(NH3·H2O)‎ ‎=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Cl-),存在电荷守恒c(N)+c(H+)=c(CH3COO-)‎ ‎+c(Cl-)+c(OH-),溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),c(N)⑤>③>④>①‎ B.c(HC)的大小关系为:④>③>⑤>②>①‎ C.将溶液蒸干灼烧只有①不能得到对应的固体物质 D.②③④⑤既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应 ‎【解析】选A。由于④中N与HC互相促进水解,故c(HC):③>④,c(C)也是:③>④,B错误;将各溶液蒸干后①③④⑤都分解,得不到原来的物质,C错误;Na2CO3只能与盐酸反应,而与NaOH溶液不反应,D错误;A项:N与C水解相互促进,c(C):②>⑤,HC既水解又电离,水解程度大于电离程度,‎ c(C):③④<②⑤,H2CO3是弱酸,二级电离Ka2很小,H2CO3中的c(C)最小。‎ ‎2.(2020·蚌埠模拟)25 ℃时,二元弱酸H2R的pKa1=1.85,pKa2=7.45(已知pKa=‎ ‎-lg Ka),在此温度下向20 mL 0.1 mol·L-1H2R溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列有关说法正确的 是 (　　)‎ A.a点所示溶液中:[H2R]+[HR-]+[R2-]=0.1 mol·L-1‎ B.b点所示溶液中:[Na+]>[HR-]>[H2R]>[R2-]‎ ‎　C.c点所示溶液中:[Na+]<3[R2- ]‎ D.d点所示溶液中:[Na+]>[R2-]>[H2R]‎ ‎【解析】选D。A.a点溶液体积是原来的1.5倍,则含有R元素的微粒浓度是原来的,根据物料守恒得[H2R]+[HR-]+[R2-]= mol·L-1,A错误;B.b点二者恰好完全反应生成NaHR,溶液呈酸性,说明HR-的电离程度大于水解程度,但其水解和电离程度都较小,钠离子不水解,所以离子微粒浓度大小顺序是[Na+]>[HR-]>‎ ‎[R2-]>[H2R],B错误;C.c点溶液溶质为等物质的量的Na2R、NaHR,如果Na2R、NaHR不水解且NaHR也不电离,则存在[Na+]=3[R2- ],实际上R2-水解且HR-的水解程度大于电离程度,钠离子不水解,所以存在[Na+]>3[R2-],C错误。‎