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人教版2019选择性必修1高二化学同步学习高效学讲练 3.3.4 溶液中的离子浓度比较学案
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高二化学同步学习高效学讲练(精品学案)第三章 水溶液中的离子反应与平衡第三节 盐类的水解第4课时 溶液中的离子浓度比较课程学习目标能综合运用电离平衡和水解平衡原理,判断溶液中粒子浓度大小关系。学科核心素养运用化学平衡原理分析分析比较溶液中的离子浓度,培养宏观辨识与微观探析能力。【新知学习】一.溶液中粒子浓度关系判断的理论基础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。如氨水中NH3·H2O、NHeq \o\al(+,4)、OH-浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NHeq \o\al(+,4))。(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离程度)。如H2S溶液中H2S、HS-、S2-、H+浓度的大小关系是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(水解相互促进的离子除外),但由于水的电离,使水解后酸性溶液中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NHeq \o\al(+,4)、Cl-、NH3·H2O、H+浓度的大小关系是c(Cl-)>c(NHeq \o\al(+,4))>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Na2CO3溶液中COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3)、H2CO3浓度的大小关系是c(COeq \o\al(2-,3))>c(HCOeq \o\al(-,3))>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,溶液均呈电中性,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溶液中的离子有Na+、H+、HCOeq \o\al(-,3)、COeq \o\al(2-,3)、OH-,其存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))。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如图所示:由图可得Na2S水溶液中质子守恒式:c(OH-)=c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)。质子守恒式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。Na2S水溶液中电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),物料守恒式为c(Na+)=2[c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)],以上两式通过变换,消去没有参与变化的Na+,即可得到质子守恒式。三.溶液中离子浓度的比较应用【问题探究】1.Na2S溶液中电荷守恒和物料守恒关系式分别是什么?电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-);物料守恒:c(Na+)=2c(H2S)+2c(HS-)+2c(S2-)。2.0.1 mol·L-1NaCN和0.1 mol·L-1 HCN的混合液显碱性,则c(Na+)、c(CN-)、c(OH-)、c(H+)、c(HCN)的大小顺序如何?若不考虑HCN电离和CN-水解,c(Na+)=c(CN-)=c(HCN),混合液显碱性,说明水解程度大于电离程度,故只考虑CN-水解,则c(CN-)减小,c(HCN)增大,顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。【知识归纳总结】1.判断粒子浓度关系的三个守恒规律:2.溶液中离子浓度的大小比较:(1)不同溶液中同一离子浓度的比较。要看溶液中其他离子对其影响。例如:在相同物质的量浓度的下列溶液中:a.NH4Cl、b.CH3COONH4、c.NH4HSO4,c(NHeq \o\al(+,4))由大到小的顺序:c>a>b。(2)同一溶液中不同离子浓度的大小比较。(3)混合溶液中各离子浓度的比较。根据电离程度、水解程度的相对大小分析。①分子的电离大于相应离子的水解:例如:等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液中,c(NHeq \o\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。②分子的电离小于相应离子的水解:例如:在0.1 mol·L-1的NaCN和0.1 mol·L-1的HCN溶液的混合液中,各离子浓度的大小顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。(4)抓“四点”,突破酸碱中和滴定曲线中的粒子浓度关系:①抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。②抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。③抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。④抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示:(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)分析:a点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)b点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)c点,溶质为CH3COONa离子浓度关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)d点,溶质为CH3COONa NaOH离子浓度关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)【典例1】在0.1 mol·L-1的醋酸钠溶液中加入等体积的下列物质,溶液中离子浓度大小关系正确的是( )A.水;c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)B.0.1 mol·L-1盐酸;c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)C.0.1 mol·L-1醋酸;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)D.0.1 mol·L-1氢氧化钠;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)【答案】B【解析】A项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);B项,加入0.1 mol·L-1盐酸后,生成等浓度的NaCl和醋酸混合液,故有c(Na+)=c(Cl-),考虑水的电离,故有c(H+)>c(CH3COO-),B正确;C项,电离程度大于水解程度,正确的离子浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);D项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。【典例2】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 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(H+)B.某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中:c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)C.向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至恰好呈中性:c(Na+)>c(SOeq \o\al(2-,4))=c(NHeq \o\al(+,4))>c(OH-)=c(H+)D.常温下,将50 mL 0.1 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.1 mol·L-1的氨水混合,所得溶液中:c(NHeq \o\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)【答案】D【解析】在Na2CO3溶液中,c(Na+)>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(H+),A项错误;根据质子守恒可知:c(OH-)+c(A2-)=c(H+)+c(H2A),B项错误;NHeq \o\al(+,4)与SOeq \o\al(2-,4)均来自NH4HSO4溶液,NHeq \o\al(+,4)部分水解,所以c(SOeq \o\al(2-,4))>c(NHeq \o\al(+,4)),C项错误;混合溶液中NH4Cl和NH3·H2O的物质的量相等,NH3·H2O的电离程度大于NHeq \o\al(+,4)的水解程度,溶液显碱性,D项正确。【效果检测】1.(2021·云南省楚雄天人中学高二阶段练习)4种混合溶液:分别由等体积0.1mol/L的两溶液混合而成:①NH4Cl与CH3COONa ②NH4Cl与HCl ③NH4Cl与NaCl ④NH4Cl与NH3·H2O(混合液呈碱性),下列各项排序正确的是A.c(NH):①<③<②<④ B.溶液中c(H+):①<③<②<④C.pH:②<①<④<③ D.c(NH3·H2O):①<③<④<②【答案】A【详解】A.四种溶液中,④NH4Cl与NH3•H2O的混合液显碱性,说明NH3▪H2O的电离大于NH4Cl中的的水解,c()>0.1mol•L-1;②NH4Cl与HCl的混合液中,由于HCl电离产生的H+抑制的水解,所以c()接近0.1mol•L-1;①NH4Cl与CH3COONa,发生了双水解,铵根离子浓度最小,所以正确排序为:①<③<②<④,故A正确;B.四种混合物中,②NH4Cl与HCl的混合溶液中HCl完全电离,c(H+)最大;④NH4Cl与NH3•H2O的混合溶液显碱性,c(H+)最小;①NH4Cl与CH3COONa 的混合溶液显中性;③NH4Cl与NaCl 的混合溶液由于的水解显酸性,c(H+)没有②大,故正确c(H+)关系应该为:④<①<③<②,故B错误;C.酸性越强,pH越小。c(H+)=10-pH,溶液中c(H+)越大,pH越小,借助上一选项可知,pH正确顺序为:②<③<①<④,故C错误; D.由于④NH4Cl与NH3•H2O混合溶液中,NH3•H2O是弱电解质,部分电离,c(NH3•H2O)最大,其次是①NH4Cl与CH3COONa的混合溶液,发生了双水解,的水解程度稍大;NH3•H2O浓度最小的是②NH4Cl与HCl的混合溶液,几乎没有NH3•H2O存在,所以NH3•H2O浓度大小顺序为:②<③<①<④,故D错误;故选A。2.(2021·湖南·汨罗市楚雄中学高二期中)常温下向20mL0.1mol•L-1CH3COOH溶液中逐滴加入0.1mol•L-1NaOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。下列说法中错误的是A.a点表示的溶液中c(CH3COO-)略小于10-3mol∙L-1B.b、d点表示的溶液的值b=dC.c点表示CH3COOH和NaOH恰好反应完全D.b点表示的溶液中c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)【答案】C【详解】A.a点表示的溶液中,依据质子守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)=10-3mol∙L-1,则c(CH3COO-)略小于10-3mol∙L-1,A正确;B.Ka(CH3COOH)=,b、d点溶液的温度相同,Ka(CH3COOH)相同,则表示的溶液的值b=d,B正确;C.若CH3COOH和NaOH恰好反应完全,则生成CH3COONa溶液呈碱性,而c点表示溶液的pH=7,则应为CH3COOH有剩余,C错误;D.b点溶液pH<7,溶液中的溶质为CH3COOH和CH3COONa,且以CH3COOH的电离为主,所以溶液中c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),D正确;故选C。3.(2021·吉林江城中学高二期中)某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液,若pH<7,则溶液中各离子浓度的关系不正确的是A.c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)B.c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)C.c(H+)+c(A2-)=c(OH-)+c(H2A)D.c(Na+)=c(HA-)+c(H2A)+2c(A2-)【答案】D【分析】二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中既存在电离平衡HA-⇌H++A2-,又存在水解平衡HA-+H2O⇌H2A+OH-,因为溶液pH<7,即显酸性,所以电离程度大于水解程度。【详解】A.因为电离和水解都较弱,所以溶液中离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)。A项正确;B.根据电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(A2-)+c(HA-),B项正确;C.根据电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(A2-)+c(HA-),根据物料守恒有:c(Na+)=c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)。消去两式中c(Na+)项,得c(H+)+c(H2A)=c(OH-)+c(A2-)。C项正确;D.根据物料守恒有:c(Na+)=c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)。D项错误;答案选D。4.(2021·广东·华中师大龙岗附中高二期中)现有常温下的四份溶液:①0.01mol/L CH3COOH ②0.01mol/L HCl ③pH=12的氨水 ④pH=12的NaOH溶液。下列说法正确的是A.①中水的电离程度最小,③中水的电离程度最大B.将②、③混合,若pH=7,则消耗溶液的体积:②=③C.将四份溶液稀释相同倍数后,溶液的pH③>④,①>②D.将①、④混合,若有c(CH3COO-)>c(Na+),则合液一定呈碱性【答案】C【分析】①0.01mol/LCH3COOH,发生部分电离,溶液中的c(H+)<10-2mol/L;②0.01mol/LHCl,c(H+)=10-2mol/L;③pH=12的氨水,c(OH¯)=10-2mol/L;④pH=12的NaOH溶液,c(OH¯)=10-2mol/L。【详解】A.①中c(H+)最小,对水电离的抑制作用最弱,水的电离程度最大,②中酸电离出的c(H+)与③、④中碱电离出的c(OH¯)相同,对水电离的抑制作用相同,水的电离程度一样大,故A错误;B.将②③混合,所得溶液为NH4Cl、NH3·H2O的混合液,由于NH3·H2O为弱碱,氨水的起始浓度大于10-2mol/L,所以若pH=7时消耗溶液的体积:②>③,故B错误;C.稀释促进弱电解质的电离,因此将四份溶液稀释相同倍数后,液的pH③>④,①>②,故C正确;D.将①、④混合,当溶液中存在c(CH3COO-)>c(Na+)时,根据电荷守恒c(CH3COO-)+ c(OH¯)=c(Na+)+ c(H+)可知,c(H+)> c(OH¯),溶液一定显酸性,故D错误;故答案选C。5.(2021·重庆·巫山县官渡中学高二阶段练习)25℃时,在20mL0.1mol/LNaOH溶液中逐滴加入0.2mol/L醋酸溶液,pH曲线如图所示,有关粒子浓度关系的比较中,错误的是A.A点,c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)B.B点,c(H+)=c(OH-),c(Na+)=c(CH3COO-)C.C点,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)D.C点,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)【答案】A【分析】根据图像可以判断溶液的酸碱性,判断氢离子和氢氧根离子的浓度大小,根据电荷守恒可以判断其它两种离子的浓度大小,利用物料守恒可以判断离子浓度之间的关系;【详解】A.A点时加入10mL醋酸溶液,与氢氧化钠恰好反应,生成醋酸钠,由于醋酸根离子发生水解导致溶液显碱性;故离子浓度大小关系为:c(Na+)> c(CH3COO-) >c(OH-)>c(H+),故A不正确;B.B点溶液pH等于7,又因在常温下,说明溶液显中性,根据电荷守恒判断;c(H+)=c(OH-),c(Na+)=c(CH3COO-),故B正确;C.根据C点加入20mL醋酸,根据物料守恒判断,C正确;D.根据图像C点判断,溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+ c(OH-);判断c(CH3COO-)>c(Na+);故选答案A;【点睛】此题考查离子浓度的大小关系判断,注意在反应过程中原子的种类和个数保持不变。6.(2022·辽宁·新民市第一高级中学高二期末)常温下,下列有关电解质溶液中相关微粒的物质的量浓度关系不正确的是A.0.1mol·L-1CH3COONa溶液中:c(CH3COO-)<c(Na+)B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液中:c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)C.0.1mol·L-1NaClO溶液:c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO)D.浓度均为0.1mol·L-1NH4Cl、NH4HSO4溶液中,c()的大小顺序: NH4Cl>NH4HSO4【答案】D【详解】A.CH3COONa为强碱弱酸盐,在溶液中CH3COO-发生水解,从而使其浓度减小,所以:c(CH3COO-)<c(Na+),A正确;B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液中含有c()、c(H+)、c(Cl-)、c(OH-)等离子,溶液中存在电荷守恒:c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),B正确;C.0.1mol·L-1NaClO溶液中,ClO-水解生成HClO和OH-,溶液中存在物料守恒:c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO),C正确;D.等浓度NH4Cl、NH4HSO4溶液中,NH4Cl中发生水解,从而使c()减小,而NH4HSO4中,虽然也发生水解,但水解受硫酸氢根电离产生H+的抑制,所以c()的大小顺序:NH4Cl<NH4HSO4,D不正确;故选D。7.(2021·广东·深圳实验学校高二阶段练习)下列各项关系中正确的是A.已知NaHSO3溶液显酸性,则溶液中c()①>③【答案】C【详解】A.既能发生电离:,也能发生水解:,已知NaHSO3溶液显酸性,说明电离大于水解,则溶液中c()>c(H2SO3),故A错误;B.0.2mol·L-1CH3COOH溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合,溶质为等浓度的CH3COOH和CH3COONa,依据溶液液中电荷守恒和物料守恒得出:2c(H+)-2c(OH-)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH),故B错误;C.常温下pH=2的稀硫酸中c(H+)=0.01mol/L,一水合氨为弱碱,所以pH=12的氨水浓度远大于0.01mol/L,二者等体积混合,碱过量,溶液呈碱性,故C正确;D.氯离子、硫酸根对铵根离子的水解没有影响,但硫酸铵可以电离生成2个铵根离子,硫酸氢根会电离出氢离子抑制铵根离子的水解,所以三种溶液c()大小关系为②>③>①,故D错误;答案选C。8.(2021·广东·深圳实验学校高二阶段练习)常温下,向20mL0.1mol·L-1氨水中滴加等浓度的稀盐酸,溶液中由水电离出的氢离子浓度随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法不正确的是A.常温下,NH3·H2O的电离常数Kb约为1×10-5B.c点所对应的盐酸体积为20mLC.b、d两点溶液均为中性D.b点后溶液中均存在c()”、“<”或“=”)。(4)用广泛pH试纸测得④溶液的pH=11,用离子方程式解释Na2CO3溶液显碱性的原因:_______。溶液中由水电离出的c(OH−)为_______。(5)常温下,下列关于溶液②的判断正确的是_______。a.c()=0.1mol/Lb.溶液中c(OH−)>c()>c(H+)c.加入NH4Cl(s),c(OH−)不变d.滴入少量浓盐酸,溶液导电性增强【答案】(1)HCl=H++Cl-(2)13(3)=(4) 0.001mol/L(5)bd【解析】(1)盐酸为强酸,水溶液中电离出氢离子和氯离子,HCl=H++Cl-;(2)氢氧化钠为强碱,水溶液中完全电离出钠离子、氢氧根离子,氢氧根离子浓度为0.1mol/L,pOH=1,则pH=13;(3)氨水、氢氧化钠均为一元碱,则等浓度NH3•H2O、NaOH分别与等量的HCl恰好完全反应,消耗的体积相等;(4)Na2CO3溶液中碳酸根离子水解生成氢氧根离子,导致溶液显碱性,,碳酸根离子水解促进水的电离,溶液的pH=11,则pOH=3,故溶液中由水电离出的c(OH−)为0.001mol/L。(5)a.一水合氨为弱碱,在溶液中部分电离,故c()<0.1mol/L,a错误;b.一水合氨溶液碱性,c(OH−)>c(H+),根据电荷守恒可知,c(OH−)=c()+c(H+),则溶液中c(OH−)>c()>c(H+),b正确;c.加入NH4Cl(s)电离出铵根离子,导致平衡逆向移动,c(OH−)减小,c错误;d.滴入少量浓盐酸,反应生成氯化铵,氯化铵为强电解质,溶液中离子浓度变大,导电性增强,d正确;故选bd。10.(2021·湖北·麻城市第二中学高二期中)电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度的量。已知如表数据(25℃):(1)25℃时,等浓度的三种溶液(溶液、溶液、溶液)的由大到小的顺序为 _______。(填写序号) (2)25℃时,向溶液中通入少量,所发生反应的化学方程式为_______(3)现有浓度为的与 等体积混合后,测得,下列关系正确的是 _______A. B.C. D.(4)已知水溶液显酸性,请写出该溶液中各离子浓度的大小 _______ ;(5)H2C2O4溶液和酸性溶液可发生反应:,反应中每生成标况下气体,转移的电子的物质的量为 _______【答案】(1)B>A>C(2)(3)BD(4)(5)0.2【解析】(1)NaCN、Na2CO3、CH3COONa都属于强碱弱酸盐,它们的水溶液都呈碱性;由于电离平衡常数K(CH3COOH)>K(HCN)>K2(H2CO3),根据“越弱越水解”,等浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液、CH3COONa溶液水解程度由大到小的顺序为>CN->CH3COO-,故pH由大到小的顺序为B>A>C;答案为:B>A>C。(2)由于电离平衡常数K1(H2CO3)>K(HCN)>K2(H2CO3),根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律,向NaCN溶液中通入少量CO2反应生成HCN和NaHCO3,反应的化学方程式为NaCN+CO2+H2O=HCN+NaHCO3;答案为:NaCN+CO2+H2O=HCN+NaHCO3。(3)浓度为0.02mol/L的HCN与0.01mol/LNaOH等体积混合,充分反应后,得到物质的量浓度均为0.005mol/LNaCN和HCN的混合液;A.溶液中c(Na+)>c(CN-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-)知,c(H+)<c(OH-),A项错误;B.由A项解析知,B项正确;C.溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-),物料守恒为2c(Na+)=c(CN-)+c(HCN),两式整理得c(HCN)+2c(H+)=c(CN-)+2c(OH-),C项错误;D.溶液中的物料守恒为2c(Na+)=c(CN-)+c(HCN)=0.01mol/L,D项正确;答案选BD。(4)在NaHC2O4溶液中既存在的电离平衡⇌H++、又存在的水解平衡+H2O⇌H2C2O4+OH-,由于溶液呈酸性,则电离程度大于水解程度,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c()>c(H+)>c()>c(OH-);答案为:c(Na+)>c()>c(H+)>c()>c(OH-)。(5)标准状况下4.48LCO2物质的量为=0.2mol,反应中碳元素的化合价由H2C2O4中的+3价升至CO2中的+4价,每生成1molCO2转移1mol电子,生成0.2molCO2转移0.2mol电子;答案为:0.2。11.(2022·新疆·柯坪湖州国庆中学高二期末)某二元酸 H2A 的电离方程式是:H2A=H++HA,HA-A2-+H+。回答下列问题:(1)H2A是_______(填“强电解质”或“弱电解质”或“非电解质”)(2)Na2A 溶液显_______(填“酸性”、“碱性”或“中性”),理由是(用离子方程式表示)_______;(3)NaHA 溶液显_______(填“酸性”、“碱性”或“中性”),理由是(用离子方程式表示)_______;(4)若 0.1mol·L-1NaHA 溶液的 pH=2,则 0.1mol·L-1H2A溶液中氢离子的物质的量浓度可能_______0.11mol·L-1(填“<”、“>”或“=”),理由是:_______;(5)0.1mol·L NaHA溶液中各离子浓度由大到小的顺序是_______。【答案】(1)强电解质(2) 碱性 A2-+H2OHA-+OH-(3) 酸性 HA-H++ A2-(4) < 因H2A第1步电离产生的H+抑制HA-的电离(5)c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)【解析】(1)H2A能完全电离出H+和HA-,所以H2A是强电解质;(2)根据HA-A2-+H+,可知A2-能水解,所以Na2A溶液显碱性,水解原理是:H2O+A2-⇌HA-+OH-。(3)H2A是强酸,HA-是弱酸,所以NaHA电离产生的HA-只电离不水解,HA-电离产生H+:HA- A2-+H+,溶液显酸性。(4)0.1mol•L-1H2A溶液,H2A═H++HA-,电离出0.1mol/LH+和0.1mol/LHA-,0.1mol•L-1NaHA溶液的pH=2,则由HA-⇌H++A2-可知,电离出0.01mol/LH+,但H2A第一步电离生成的H+抑制了HA-的电离,所以H2A溶液中氢离子的物质的量浓度小于0.1mol/L+0.01mol/L;(5)NaHA溶液显酸性,存在HA-⇌H++A2-,则c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(OH-),结合水的电离H2O⇌H++OH-,所以c(H+)>c(A2-),OH-来自水的电离,且HA-抑制了水的电离,所以溶液中的OH-浓度最小,即NaHA溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)。12.(2021·山东·高密三中高二阶段练习)H2CO3和H2C2O4都是二元弱酸,常温下,不同pH环境下它们不同形态的粒子的组成百分率如图所示。下列说法错误的是(1)由图可知酸性比较:H2CO3____H2C2O4(填大于、小于、等于)。(2)反应CO+H2OHCO+OH-的平衡常数为____。(3)0.1mol/LNaHC2H4溶液中离子浓度大小关系____。(4)Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液,发生反应离子方程式为____。【答案】(1)小于(2)K==c(OH-)===1×10-3.75(3)c(Na+)>c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4)(4)2CO+H2C2O4=2HCO+C2O【解析】(1)根据图象,当溶液pH=1.30时,溶液中c(H2C2O4)=c(HC2O),则H2C2O4的一级电离常数为K1=10-1.30,当溶液pH=6.37时,溶液中c(H2CO3)=c(HCO),则H2CO3的一级电离常数为K1=10-6.37,所以H2C2O4的酸性强于H2CO3,故答案为:小于;(2)pH=10.25时,溶液中c(HCO)=c(CO),所以反应CO+H2OHCO+OH-的平衡常数K==c(OH-)===1×10-3.75;(3)当pH=4.27时,(C2O)=c(HC2O),HC2O的电离平衡常数为10-4.27,当pH=1.30时,c(H2C2O4)=c(HC2O),HC2O的水解平衡常数为10-12.7,所以HC2O电离大于水解,NaHC2H4溶液显酸性,离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4);(4)根据图像,pH=1.30时,溶液中c(H2C2O4)=c(HC2O),则H2C2O4的一级电离常数为K1=10-1.30,所以H2C2O4的酸性强于H2CO3,也强于碳酸氢根离子的酸性,故向Na2CO3溶液中加入少量草酸溶液,可以发生反应,2CO+H2C2O4=2HCO+C2O。规律内容实例(Na2CO3和NaHCO3)物料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Na2CO3:c(Na+)=2[c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)]NaHCO3:c(Na+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)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Na2CO3:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))NaHCO3:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))质子守恒电解质溶液中,分子(或离子)得失质子(H+)的物质的量应相等Na2CO3:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3)NaHCO3:c(OH-)=c(H+)-c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)化学式电离平衡常数
高二化学同步学习高效学讲练(精品学案)第三章 水溶液中的离子反应与平衡第三节 盐类的水解第4课时 溶液中的离子浓度比较课程学习目标能综合运用电离平衡和水解平衡原理,判断溶液中粒子浓度大小关系。学科核心素养运用化学平衡原理分析分析比较溶液中的离子浓度,培养宏观辨识与微观探析能力。【新知学习】一.溶液中粒子浓度关系判断的理论基础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。如氨水中NH3·H2O、NHeq \o\al(+,4)、OH-浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NHeq \o\al(+,4))。(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离程度)。如H2S溶液中H2S、HS-、S2-、H+浓度的大小关系是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(水解相互促进的离子除外),但由于水的电离,使水解后酸性溶液中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NHeq \o\al(+,4)、Cl-、NH3·H2O、H+浓度的大小关系是c(Cl-)>c(NHeq \o\al(+,4))>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Na2CO3溶液中COeq \o\al(2-,3)、HCOeq \o\al(-,3)、H2CO3浓度的大小关系是c(COeq \o\al(2-,3))>c(HCOeq \o\al(-,3))>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,溶液均呈电中性,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溶液中的离子有Na+、H+、HCOeq \o\al(-,3)、COeq \o\al(2-,3)、OH-,其存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))。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如图所示:由图可得Na2S水溶液中质子守恒式:c(OH-)=c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)。质子守恒式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。Na2S水溶液中电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),物料守恒式为c(Na+)=2[c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)],以上两式通过变换,消去没有参与变化的Na+,即可得到质子守恒式。三.溶液中离子浓度的比较应用【问题探究】1.Na2S溶液中电荷守恒和物料守恒关系式分别是什么?电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-);物料守恒:c(Na+)=2c(H2S)+2c(HS-)+2c(S2-)。2.0.1 mol·L-1NaCN和0.1 mol·L-1 HCN的混合液显碱性,则c(Na+)、c(CN-)、c(OH-)、c(H+)、c(HCN)的大小顺序如何?若不考虑HCN电离和CN-水解,c(Na+)=c(CN-)=c(HCN),混合液显碱性,说明水解程度大于电离程度,故只考虑CN-水解,则c(CN-)减小,c(HCN)增大,顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。【知识归纳总结】1.判断粒子浓度关系的三个守恒规律:2.溶液中离子浓度的大小比较:(1)不同溶液中同一离子浓度的比较。要看溶液中其他离子对其影响。例如:在相同物质的量浓度的下列溶液中:a.NH4Cl、b.CH3COONH4、c.NH4HSO4,c(NHeq \o\al(+,4))由大到小的顺序:c>a>b。(2)同一溶液中不同离子浓度的大小比较。(3)混合溶液中各离子浓度的比较。根据电离程度、水解程度的相对大小分析。①分子的电离大于相应离子的水解:例如:等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液中,c(NHeq \o\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。②分子的电离小于相应离子的水解:例如:在0.1 mol·L-1的NaCN和0.1 mol·L-1的HCN溶液的混合液中,各离子浓度的大小顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。(4)抓“四点”,突破酸碱中和滴定曲线中的粒子浓度关系:①抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。②抓“恰好”反应点,生成的溶质是什么,判断溶液的酸碱性。③抓溶液的“中性”点,生成什么溶质,哪种物质过量或不足。④抓反应的“过量”点,溶液中的溶质是什么,判断哪种物质过量。实例分析:向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,溶液pH与加入NaOH溶液的关系如图所示:(注:a点为反应一半点,b点呈中性,c点恰好完全反应,d点NaOH过量一倍)分析:a点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)b点,溶质为CH3COONa CH3COOH离子浓度关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)c点,溶质为CH3COONa离子浓度关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)d点,溶质为CH3COONa NaOH离子浓度关系:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)【典例1】在0.1 mol·L-1的醋酸钠溶液中加入等体积的下列物质,溶液中离子浓度大小关系正确的是( )A.水;c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)B.0.1 mol·L-1盐酸;c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)C.0.1 mol·L-1醋酸;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)D.0.1 mol·L-1氢氧化钠;c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)【答案】B【解析】A项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);B项,加入0.1 mol·L-1盐酸后,生成等浓度的NaCl和醋酸混合液,故有c(Na+)=c(Cl-),考虑水的电离,故有c(H+)>c(CH3COO-),B正确;C项,电离程度大于水解程度,正确的离子浓度关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);D项,正确的离子浓度关系为c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)。【典例2】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 mol·L-1 Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(H+)B.某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中:c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)C.向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至恰好呈中性:c(Na+)>c(SOeq \o\al(2-,4))=c(NHeq \o\al(+,4))>c(OH-)=c(H+)D.常温下,将50 mL 0.1 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.1 mol·L-1的氨水混合,所得溶液中:c(NHeq \o\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)【答案】D【解析】在Na2CO3溶液中,c(Na+)>c(COeq \o\al(2-,3))>c(OH-)>c(HCOeq \o\al(-,3))>c(H+),A项错误;根据质子守恒可知:c(OH-)+c(A2-)=c(H+)+c(H2A),B项错误;NHeq \o\al(+,4)与SOeq \o\al(2-,4)均来自NH4HSO4溶液,NHeq \o\al(+,4)部分水解,所以c(SOeq \o\al(2-,4))>c(NHeq \o\al(+,4)),C项错误;混合溶液中NH4Cl和NH3·H2O的物质的量相等,NH3·H2O的电离程度大于NHeq \o\al(+,4)的水解程度,溶液显碱性,D项正确。【效果检测】1.(2021·云南省楚雄天人中学高二阶段练习)4种混合溶液:分别由等体积0.1mol/L的两溶液混合而成:①NH4Cl与CH3COONa ②NH4Cl与HCl ③NH4Cl与NaCl ④NH4Cl与NH3·H2O(混合液呈碱性),下列各项排序正确的是A.c(NH):①<③<②<④ B.溶液中c(H+):①<③<②<④C.pH:②<①<④<③ D.c(NH3·H2O):①<③<④<②【答案】A【详解】A.四种溶液中,④NH4Cl与NH3•H2O的混合液显碱性,说明NH3▪H2O的电离大于NH4Cl中的的水解,c()>0.1mol•L-1;②NH4Cl与HCl的混合液中,由于HCl电离产生的H+抑制的水解,所以c()接近0.1mol•L-1;①NH4Cl与CH3COONa,发生了双水解,铵根离子浓度最小,所以正确排序为:①<③<②<④,故A正确;B.四种混合物中,②NH4Cl与HCl的混合溶液中HCl完全电离,c(H+)最大;④NH4Cl与NH3•H2O的混合溶液显碱性,c(H+)最小;①NH4Cl与CH3COONa 的混合溶液显中性;③NH4Cl与NaCl 的混合溶液由于的水解显酸性,c(H+)没有②大,故正确c(H+)关系应该为:④<①<③<②,故B错误;C.酸性越强,pH越小。c(H+)=10-pH,溶液中c(H+)越大,pH越小,借助上一选项可知,pH正确顺序为:②<③<①<④,故C错误; D.由于④NH4Cl与NH3•H2O混合溶液中,NH3•H2O是弱电解质,部分电离,c(NH3•H2O)最大,其次是①NH4Cl与CH3COONa的混合溶液,发生了双水解,的水解程度稍大;NH3•H2O浓度最小的是②NH4Cl与HCl的混合溶液,几乎没有NH3•H2O存在,所以NH3•H2O浓度大小顺序为:②<③<①<④,故D错误;故选A。2.(2021·湖南·汨罗市楚雄中学高二期中)常温下向20mL0.1mol•L-1CH3COOH溶液中逐滴加入0.1mol•L-1NaOH溶液,其pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。下列说法中错误的是A.a点表示的溶液中c(CH3COO-)略小于10-3mol∙L-1B.b、d点表示的溶液的值b=dC.c点表示CH3COOH和NaOH恰好反应完全D.b点表示的溶液中c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)【答案】C【详解】A.a点表示的溶液中,依据质子守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)=10-3mol∙L-1,则c(CH3COO-)略小于10-3mol∙L-1,A正确;B.Ka(CH3COOH)=,b、d点溶液的温度相同,Ka(CH3COOH)相同,则表示的溶液的值b=d,B正确;C.若CH3COOH和NaOH恰好反应完全,则生成CH3COONa溶液呈碱性,而c点表示溶液的pH=7,则应为CH3COOH有剩余,C错误;D.b点溶液pH<7,溶液中的溶质为CH3COOH和CH3COONa,且以CH3COOH的电离为主,所以溶液中c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),D正确;故选C。3.(2021·吉林江城中学高二期中)某二元弱酸的酸式盐NaHA溶液,若pH<7,则溶液中各离子浓度的关系不正确的是A.c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)B.c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)C.c(H+)+c(A2-)=c(OH-)+c(H2A)D.c(Na+)=c(HA-)+c(H2A)+2c(A2-)【答案】D【分析】二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中既存在电离平衡HA-⇌H++A2-,又存在水解平衡HA-+H2O⇌H2A+OH-,因为溶液pH<7,即显酸性,所以电离程度大于水解程度。【详解】A.因为电离和水解都较弱,所以溶液中离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(OH-)。A项正确;B.根据电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(A2-)+c(HA-),B项正确;C.根据电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(A2-)+c(HA-),根据物料守恒有:c(Na+)=c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)。消去两式中c(Na+)项,得c(H+)+c(H2A)=c(OH-)+c(A2-)。C项正确;D.根据物料守恒有:c(Na+)=c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)。D项错误;答案选D。4.(2021·广东·华中师大龙岗附中高二期中)现有常温下的四份溶液:①0.01mol/L CH3COOH ②0.01mol/L HCl ③pH=12的氨水 ④pH=12的NaOH溶液。下列说法正确的是A.①中水的电离程度最小,③中水的电离程度最大B.将②、③混合,若pH=7,则消耗溶液的体积:②=③C.将四份溶液稀释相同倍数后,溶液的pH③>④,①>②D.将①、④混合,若有c(CH3COO-)>c(Na+),则合液一定呈碱性【答案】C【分析】①0.01mol/LCH3COOH,发生部分电离,溶液中的c(H+)<10-2mol/L;②0.01mol/LHCl,c(H+)=10-2mol/L;③pH=12的氨水,c(OH¯)=10-2mol/L;④pH=12的NaOH溶液,c(OH¯)=10-2mol/L。【详解】A.①中c(H+)最小,对水电离的抑制作用最弱,水的电离程度最大,②中酸电离出的c(H+)与③、④中碱电离出的c(OH¯)相同,对水电离的抑制作用相同,水的电离程度一样大,故A错误;B.将②③混合,所得溶液为NH4Cl、NH3·H2O的混合液,由于NH3·H2O为弱碱,氨水的起始浓度大于10-2mol/L,所以若pH=7时消耗溶液的体积:②>③,故B错误;C.稀释促进弱电解质的电离,因此将四份溶液稀释相同倍数后,液的pH③>④,①>②,故C正确;D.将①、④混合,当溶液中存在c(CH3COO-)>c(Na+)时,根据电荷守恒c(CH3COO-)+ c(OH¯)=c(Na+)+ c(H+)可知,c(H+)> c(OH¯),溶液一定显酸性,故D错误;故答案选C。5.(2021·重庆·巫山县官渡中学高二阶段练习)25℃时,在20mL0.1mol/LNaOH溶液中逐滴加入0.2mol/L醋酸溶液,pH曲线如图所示,有关粒子浓度关系的比较中,错误的是A.A点,c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)B.B点,c(H+)=c(OH-),c(Na+)=c(CH3COO-)C.C点,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)D.C点,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)【答案】A【分析】根据图像可以判断溶液的酸碱性,判断氢离子和氢氧根离子的浓度大小,根据电荷守恒可以判断其它两种离子的浓度大小,利用物料守恒可以判断离子浓度之间的关系;【详解】A.A点时加入10mL醋酸溶液,与氢氧化钠恰好反应,生成醋酸钠,由于醋酸根离子发生水解导致溶液显碱性;故离子浓度大小关系为:c(Na+)> c(CH3COO-) >c(OH-)>c(H+),故A不正确;B.B点溶液pH等于7,又因在常温下,说明溶液显中性,根据电荷守恒判断;c(H+)=c(OH-),c(Na+)=c(CH3COO-),故B正确;C.根据C点加入20mL醋酸,根据物料守恒判断,C正确;D.根据图像C点判断,溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+ c(OH-);判断c(CH3COO-)>c(Na+);故选答案A;【点睛】此题考查离子浓度的大小关系判断,注意在反应过程中原子的种类和个数保持不变。6.(2022·辽宁·新民市第一高级中学高二期末)常温下,下列有关电解质溶液中相关微粒的物质的量浓度关系不正确的是A.0.1mol·L-1CH3COONa溶液中:c(CH3COO-)<c(Na+)B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液中:c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)C.0.1mol·L-1NaClO溶液:c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO)D.浓度均为0.1mol·L-1NH4Cl、NH4HSO4溶液中,c()的大小顺序: NH4Cl>NH4HSO4【答案】D【详解】A.CH3COONa为强碱弱酸盐,在溶液中CH3COO-发生水解,从而使其浓度减小,所以:c(CH3COO-)<c(Na+),A正确;B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液中含有c()、c(H+)、c(Cl-)、c(OH-)等离子,溶液中存在电荷守恒:c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),B正确;C.0.1mol·L-1NaClO溶液中,ClO-水解生成HClO和OH-,溶液中存在物料守恒:c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO),C正确;D.等浓度NH4Cl、NH4HSO4溶液中,NH4Cl中发生水解,从而使c()减小,而NH4HSO4中,虽然也发生水解,但水解受硫酸氢根电离产生H+的抑制,所以c()的大小顺序:NH4Cl<NH4HSO4,D不正确;故选D。7.(2021·广东·深圳实验学校高二阶段练习)下列各项关系中正确的是A.已知NaHSO3溶液显酸性,则溶液中c()
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