专题讲座8 离子浓度的大小比较

专题讲座八离子浓度的大小比较一、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：NH3H2O、NH、OH浓度的大小关系是NH3H2OOHNH。(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H2SHHSS2。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H或碱性溶液中OH总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。如NH4Cl溶液中：NH、Cl、NH3H2O、H的浓度大小关系是ClNHHNH3H2O。(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COHCOH2CO3。二、把握3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：NaHHCOOH2CO。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：K2S22HS2H2S。3质子守恒规律如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下：由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示：H3O2H2SHSOH或H2H2SHSOH。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、理清一条思路，掌握分析方法四、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反思归纳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=NaHCO，HCOCOH，HCOH2OH2CO3OH，H2OHOH。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】0.1 molL1的NH4Cl溶液粒子种类_。大小关系_(H2O除外)。物料守恒_。解析NH4Cl=NHCl(完全电离)NHH2ONH3H2OH(微弱)H2OHOH(极微弱)答案Cl、NH、H、NH3H2O、OH、H2OClNHHOHClNHNH3H2O【例3】0.1 molL1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系大小关系_。物料守恒_。电荷守恒_。质子守恒_。解析NaHCO3=NaHCO(完全电离)HCOH2OH2CO3OH(主要)HCOHCO(次要)H2OHOH(极微弱)答案NaHCOOHHCONaHCOCOH2CO3NaHHCO2COOHOHH2CO3HCO【例4】0.1 molL1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系大小关系_。物料守恒_。电荷守恒_。质子守恒_。解析Na2CO3=2NaCO(完全电离)COH2OHCOOH(主要)HCOH2OH2CO3OH(次要)H2OHOH(极微弱)答案NaCOOHHCOHNa2COHCOH2CO3NaHHCOOH2COOHH2H2CO3HCO反思归纳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：CH3COOHCH3COOH，H2OOHH，在溶液中微粒浓度由大到小的顺序：CH3COOHHCH3COOOH。(2)弱酸根离子或弱碱根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=CH3COONa，CH3COOH2OCH3COOHOH，H2OHOH，所以CH3COONa溶液中，NaCH3COOOHCH3COOHH。2(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：弱酸根离子水解以第一步为主。例如，硫化钠溶液中：NaS2OHHSH。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KHOHHS2S2，物料守恒式为KHSS2H2S，由得质子守恒式，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2CO的系数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12体积比混合后pHCH3COOOHH(2)CH3COONaHOH(3)CH3COONaHOH【例6】(2010江苏，12)常温下，用0.100 0 molL1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 molL1 CH3COOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是()A点所示溶液中：CH3COOOHCH3COOHHB点所示溶液中：NaCH3COOHCH3COOC点所示溶液中：NaOHCH3COOHD滴定过程中可能出现：CH3COOHCH3COOHNaOH解析点溶液中的溶质为0.001 mol CH3COOH和0.001 mol CH3COONa，据物料守恒：CH3COOCH3COOH2Na，根据电荷守恒：NaHCH3COOOH，整理后得CH3COOH2HCH3COO2OH；点溶液的pH7，据电荷守恒有NaHCH3COOOH，又HOH，则NaCH3COO；点溶液中的溶质为0.002 mol CH3COONa，离子浓度大小关系为NaCH3COOOHH。答案D【例7】将标准状况下2.24 L CO2缓慢通入1 L 0.15 molL1的NaOH溶液中，气体被充分吸收，下列关系不正确的是()ANaHOHHCO2COB2Na3H2CO3HCOCOCNaCOHCOOHHD2OHCOHCO3H2CO32H解析CO22NaOH=Na2CO3H2O x 2xCO2NaOH=NaHCO3y y所以，A项符合电荷守恒；B项，对于0.05 molL1的Na2CO3溶液，Na2H2CO3HCOCO，对于0.05 molL1的NaHCO3溶液： NaH2CO3HCOCO，所以2Na3H2CO3HCOCO，B项正确；C项，由于COH2OHCOOH为主，所以NaHCOCOOHH，错误；D项，结合A、B两选项，推断该关系式正确。答案C(四)盐与酸(碱)混合型首先考虑是否反应，都不反应，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再综合考虑水解和电离两种因素。【例8】用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液，已知其中CH3COONa，对该溶液的下列判断正确的是()AHOHBCH3COO0.1 molL1CCH3COOHCH3COODCH3COOOH0.1 molL1解析由电荷守恒有CH3COOOHNaH，因CH3COONa，则HOH；且CH3COOOHH0.1 molL10.1 molL1；由物料守恒有：CH3COOHCH3COO0.2 molL1，因CH3COONa0.1 molL1，则CH3COOCH3COOH。答案A【例9】将0.2 molL1 NaHCO3溶液与0.1 molL1 KOH溶液等体积混合，下列关系正确的是()A2KHCO2COH2CO3BNaKHCOCOOHHCOHCOHH2CO30.1 molL1D3KHOHHCO2CO解析根据物料守恒可知A中表达式为2KHCOCOH2CO3，A错；题中两溶液反应后含有等浓度的HCO和CO，由于CO的水解程度大于HCO的水解程度，因此选项B中的表达式为NaHCOKCOOHH，B错；C选项，根据电荷守恒有NaKHOHHCO2CO，根据物料守恒有NaHCOCOH2CO3，两者相减可知正确的表达式为OHCOHH2CO30.05 molL1。由电荷守恒和Na2K可知选项D正确。答案D(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：NH4Cl、CH3COONH4、NH4HSO4、(NH4)2SO4、(NH4)2Fe(SO4)2，c(NH)由大到小的顺序为。分析流程为分组【例10】比较下列几组溶液中指定离子浓度的大小。(1)浓度均为0.1 molL1的H2S、NaHS、Na2S、H2S和NaHS混合液，溶液pH从大到小的顺序是_。H2S从大到小的顺序是_。(2)相同浓度的下列溶液中：CH3COONH4、CH3COONa、CH3COOH中，CH3COO由大到小的顺序是_。(3)NH相等的(NH4)2SO4溶液、NH4HSO4溶液、(NH4)2CO3溶液、NH4Cl溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序为_。答案(1) (2) (3)1对于等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液，下列说法不正确的是()A分别升高温度，两种溶液的pH均减小B相同温度下两种溶液的pH：Na2CO3NaHCO3C分别加入少量NaOH，两溶液中CO均增大D两溶液均存在NaHOHHCO2CO答案A解析A项，升温，CO、HCO的水解程度均增大，pH增大，错误。2下列溶液中有关物质的浓度关系正确的是()ANH相等的(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl溶液中：NH4HSO4(NH4)2SO4NH4ClB向醋酸钠溶液中加入适量醋酸，得到的酸性混合溶液：NaCH3COOHOHC1.0 molL1 Na2CO3溶液：OHHCOH2H2CO3D某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中：HNaOHHAA2答案C解析A项，大小顺序应为NH4ClNH4HSO4(NH4)2SO4；B项，CH3COO应大于Na；C项，符合质子守恒；D项应为HNaOHHA2A2。3下列叙述正确的是()ApH5的CH3COOH溶液和pH5的NH4Cl溶液中，H相等BNa2CO3溶液加水稀释后，恢复至原温度，pH和Kw均减小CpH12的Ba(OH)2溶液和pH12的Na2CO3溶液中，水电离的H相等D0.1 molL1 CH3COONa溶液中：NaCH3COOHOH答案A解析B项，Kw应不变；C项，Na2CO3溶液中水电离的H大；D项，应呈碱性。4下列关于电解质溶液的叙述正确的是()A常温下，在pH7的醋酸钠和醋酸混合溶液中，CH3COONaB稀释醋酸溶液，溶液中所有离子的浓度均降低C在pH5的氯化钠和稀硝酸的混合溶液中，NaClD在0.1 molL1的硫化钠溶液中，OHHHSH2S答案C解析由于溶液呈中性，则HOH，代入电荷守恒CH3COOOHNaH，可得NaCH3COO，A错误；稀释CH3COOH溶液，溶液pH增大，则OH增大，B错误；由电荷守恒NaHNOClOH，整理得NaClNOOHH，若NaCl，则NOHOH1.01051.01091.0105 molL1，C正确；Na2S溶液中电荷守恒为NaHHSOH2S2，物料守恒为Na2S22HS2H2S，整理可得质子守恒为OHHHS2H2S，D错误。525 时，将稀氨水逐滴加入到稀硫酸中，当溶液的pH7时，下列关系正确的是()ANHSOBNHSOCNHSODOHSOHNH答案B解析在氨水和稀硫酸反应后的溶液中存在以下几种离子，即NH、SO、H和OH，而当pH7时HOH，根据电荷守恒则必有OH2SOHNH，即NH2SO，故A、C、D错，应选B。6相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中，pH值最小的是()ANH4Cl BNH4HCO3CNH4HSO4 D(NH4)2SO4答案C解析D中的NH大于A中的NH，故D中H大于A中H；C中NH4HSO4=NHHSO，B中HCO水解显碱性促进NH水解，故pH：CDAClOOHHB等体积、等物质的量浓度的NaX和弱酸HX混合：NaXOHHC常温下，将25 mL 0.2 molL1的盐酸与100 mL 0.1 molL1的氨水混合，所得溶液中：ClNHNH3H2OOHHD将0.1 molL1的Na2S溶液与0.1 molL1的NaHS溶液等体积混合，所得溶液中：S22OH2HHS3H2S答案D解析A项，Ca(ClO)2溶液中应为ClOCa2OHH；B项，若HX的电离大于X的水解，则XNaHOH；若X的水解大于HX的电离，则NaXOHH，若HX为强酸；C项，反应后相当于NH4Cl和NH3H2O等量混合，由于NH3H2O的电离大于NH的水解，则NHClNH3H2OOHH；D项，根据NaH2S2HSOH，NaS2HSH2S可推断该关系式正确。8常温下，向20 mL 0.2 molL1 H2SO3溶液中滴加0.2 molL1 NaOH溶液。有关微粒的物质的量变化如图所示。(其中表示H2SO3，代表HSO、代表SO)。根据图示判断正确的是()A当V(NaOH)0时，由水电离出的H1.0107B当V(NaOH)20 mL时：NaHSOHSOOHC当V(NaOH)40 mL时2NaSOD当V(NaOH)40 mL后，继续滴加NaOH溶液，溶液的温度会继续升高答案B解析H2SO3溶液是酸性溶液，水的电离会受到抑制，A选项错误；当V(NaOH)20 mL时，溶液中的溶质是NaHSO3，根据图像分析知，溶液中SOH2SO3，故HSO的电离大于其水解，溶液呈酸性，B选项正确；当V(NaOH)40 mL时，溶质为Na2SO3，SO存在水解现象，故2NaSO，C选项错误；当V(NaOH)40 mL后，继续滴加NaOH溶液，溶液中不再发生中和反应，溶液的温度不会继续升高，D选项错误。9向体积为Va的0.05 molL1 CH3COOH溶液中加入体积为Vb的0.05 molL1 KOH溶液，下列关系错误的是()AVaVb时：CH3COOHCH3COOKBVaVb时：CH3COOHHOHCVaKOHHDVa与Vb任意比时：KHOHCH3COO答案C解析若VaVb，则溶质只有CH3COOK，据质子守恒知，B正确；若VaVb，则CH3COOH剩余，溶质为CH3COOH、CH3COOK，A正确；若VaCH3COO，C错误；根据电荷守恒知，D正确。10已知某溶液中存在Cl、OH、H、NH四种离子，其浓度大小有如下关系，其中可能的是()ClNHHOHClHNHOHHOHNHCl OHHClNHClNH且HOHA BC D答案B解析根据电荷守恒有NHHClOH，如有ClNH，必有HOH；如有ClH，必有NHOH；如有HOH，必有ClNH；如有OHH，必有NHCl；如有ClNH，必有HOH。综上所述，不可能。11将0.2 molL1 HA溶液与0.1 molL1 NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液中NaA，则(用“”、“”或“”填写下列空白)：(1)混合溶液中A_HA。(2)混合溶液中HAA_0.1 molL1。(3)混合溶液中，由水电离出的OH_0.2 molL1 HA溶液中由水电离出的H。(4)25 时，如果取0.2 molL1 HA溶液与0.1 molL1 NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH7，则HA的电离程度_NaA的水解程度。答案(1)(4)解析(1)将0.2 molL1 HA溶液与0.1 molL1 NaOH溶液等体积混合时，溶质为等物质的量的HA和NaA，由于c(Na)c(A)，说明A的水解能力大于HA的电离能力，使得HAA。(2)通过物料守恒及等体积混合后浓度减半可知，HAA0.1 molL1。(3)混合溶液中由于NaA的存在，促进水的电离，而0.2 molL1 HA溶液中水的电离受到抑制，因此前者由水电离产生的OH大于后者由水电离产生的H。(4)如果取0.2 molL1 HA溶液与0.1 molL1 NaOH溶液等体积混合，溶质为等浓度的HA和NaA，混合溶液的pHBa2ClNHH13已知某溶液中只存在OH、H、NH、Cl四种离子，某同学推测其离子浓度大小顺序可能有如下四种关系：ClNHHOHNHOHClHNHClOHHClHNHOH填写下列空白：(1)若溶液中只溶有一种溶质，则该溶质是_，上述四种离子浓度的大小顺序为_(填序号)。(2)若四种离子的关系符合，则溶质为_；若四种离子的关系符合，则溶质为_。(3)将pH相同的NH4Cl溶液和HCl溶液稀释相同的倍数，则下面图像正确的是_(填图像符号)。(4)若该溶液是由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成，且恰好呈中性，则混合前HCl_NH3H2O(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；混合前酸中H和碱中OH的关系为H_OH。答案(1)NH4Cl(2)NH4Cl和NH3H2ONH4Cl和HCl(3)B(4)小于大于解析(1)由已知的四种离子，当溶液中只存在一种溶质时，为NH4Cl；NH4Cl为强酸弱碱盐，水解呈酸性，离子浓度关系为；(2)四种离子的关系符合时，溶液呈碱性，说明碱过量，则溶液中存在的溶质为NH4Cl和NH3H2O；当四种离子的关系符合时，溶液呈强酸性，盐酸过量，溶液中存在NH4Cl和HCl；(3)NH4Cl为强酸弱碱盐，稀释促进其水解，盐酸为强酸，在溶液中全部电离，pH相同的NH4Cl溶液和HCl溶液稀释相同的倍数时，盐酸的pH大于NH4Cl，因为加水稀释其pH均增大，B项符合；(4)体积相等的稀盐酸和氨水混合，且恰好呈中性，则原溶液中氨水浓度略大于盐酸的浓度。14常温下，用0.10 molL1 KOH溶液滴定10.00 mL 0.10 molL1 H2C2O4溶液所得的滴定曲线如图所示(混合溶液的体积可看成混合前两溶液的体积之和)。请回答下列问题：(1)点所示的溶液中，Kw_。(2)点所示的溶液中的电荷守恒式为_。(3)点所示的溶液中存在_种平衡。(4)点所示的溶液中的物料守恒式为0.10 molL1_。(5)点所示的溶液中各离子浓度的大小顺序为_。(6)上述5个点所示的溶液中，水的电离程度最大的是_(填序号，下同)，最小的是_。答案(1)11014(2)KHHC2O2C2OOH(3)3(4)KH2C2O4HC2OC2O(5)KC2OOHHC2OH(6)解析(1)在任何水溶液中均存在水的离子积常数，常温下Kw均为11014。(2)KHHC2O2C2OOH。(3)点时两溶液恰好完全反应生成KHC2O4，因此存在HC2O的电离平衡和水解平衡，但不要忘记溶液中还存在水的电离平衡。(4)要注意反应后溶液的体积为25.00 mL。(5)点所示的溶液中的溶质只有K2C2O4，水解使溶液呈碱性。(6)H2C2O4的存在会抑制水的电离，而K2C2O4的存在会促进水的电离。1525 时0.1 molL1的醋酸溶液的pH约为3，当向其中加入醋酸钠晶体，等晶体溶解后发现溶液的pH增大。对上述现象有两种不同的解释：甲同学认为醋酸钠水解呈碱性，c(OH)增大了，因而溶液的pH增大；乙同学认为醋酸钠溶于水电离出大量醋酸根离子，抑制了醋酸的电离，使c(H)减小，因此溶液的pH增大。(1)为了验证上述哪种解释正确，继续做如下实验：向0.1 molL1的醋酸溶液中加入少量下列物质中的_(填写编号)，然后测定溶液的pH(已知25 时，CH3COONH4溶液呈中性)。A固体CH3COOK B固体CH3COONH4C气体NH3 D固体NaHCO3(2)若_的解释正确(填“甲”或“乙”)，溶液的pH应_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)常温下将0.010 mol CH3COONa和0.004 mol HCl溶于水，配制成0.5 L混合溶液。判断：溶液中共有_种粒子。其中有两种粒子的物质的量之和一定等于0.010 mol，它们是_和_。溶液中n(CH3COO)n(OH)n(H)_ mol。答案(1)B(2)乙增大(或甲不变)(3)7CH3COOHCH3COO0.006解析由题意知，要判断甲、乙两种解释正确与否，可加入一种含有CH3COO而不显碱性的盐，如CH3COONH4，其溶液呈中性，从水解的角度看对醋酸溶液的pH变化无影响，但CH3COONH4电离产生的CH3COO可使醋酸的电离平衡CH3COOHCH3COOH向左移动，H减小，pH增大，从而说明甲不正确，乙正确。由CH3COONaHCl=CH3COOHNaCl计算混合液中含有的溶质及各自的物质的量，根据它们的电离及水解情况确定溶液中粒子的种类，并在有关计算中运用物料守恒关系(如CH3COO与CH3COOH物质的量之和为0.010 mol)和电荷守恒关系ClCH3COOOHHNa。 13