2019版高考化学一轮精选教师用书人教通用：第八章水溶液中的离子平衡微专题强化突破16　溶液中粒子浓度关系的判断


　　　　　　　　　　　　溶液中粒子浓度关系的判断[学生用书P131]

1．熟悉两大理论，构建思维基点
(1)电离平衡→建立电离过程是微弱的意识。
如H2CO3溶液中：c(H2CO3)>c(HCO)＞c(CO)(多元弱酸分步电离，逐级减弱)。
(2)水解平衡→建立水解过程是微弱的意识。
如Na2CO3溶液中：c(CO)>c(HCO)＞c(H2CO3)(多元弱酸的弱酸根离子分步水解，逐级减弱)。
2．把握两种守恒，明确等量关系
(1)电荷守恒→注重溶液呈电中性。
溶液中所有阳离子所带的正电荷总浓度等于所有阴离子所带的负电荷总浓度。
如NaHCO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)。
(2)物料守恒→注重溶液中某元素的原子守恒。
在电解质溶液中，某些微粒可能发生变化，但变化前后某种元素的原子个数守恒。
如0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中：c(Na＋)＝c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3)＝0.1 mol·L－1。
3．明确三大题型，构建思维模式
(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，逐级减弱。
如H3PO4溶液中：c(H＋)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO)。
②多元弱酸的正盐溶液→多元弱酸的弱酸根离子分步水解，水解程度逐级减弱。
如Na2CO3溶液中：c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)。
(2)混合溶液中各离子浓度的比较→要综合分析电离、水解等因素。
如在0.1 mol·L－1 NH4Cl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(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)。
(3)不同溶液中同一离子浓度的比较→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(NH)由大到小的顺序为③＞①＞②。
4．注意等量关系应用，规避三个易误点
(1)在列电荷守恒式时，注意离子所带电荷的多少，不要简单地认为只是各离子浓度的相加，如2c(CO)的系数“2”不可漏掉。
(2)等式一般与电荷守恒、物料守恒相联系，如果给定的等式不是两个守恒式，可以把两个守恒式变化形式后相互作差，加以推导即可。
(3)如果给定的是不等式，要先考虑等式，对等式的一边加入或减少某离子，即可变成不等式。

1．0.1 mol·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)
2．0.1 mol·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： 。
解析：NaHCO3===Na＋＋HCO(完全电离)，
HCO＋H2OH2CO3＋OH－(主要)，
HCOH＋＋CO(次要)，
H2OOH＋＋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－)
3．0.1 mol·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： 。
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．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：
。
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH<7： 。
(3)pH＝2的CH3COOH与pH＝12的NaOH等体积混合： 。
答案：(1)c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)
(2)c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)
(3)c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)
5．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 mol·L－1的①H2S溶液、②NaHS溶液、③Na2S溶液、④H2S 和NaHS混合溶液的pH从大到小的顺序是
。
(2)相同浓度的下列溶液：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．对于0.1 mol·L－1 Na2SO3溶液，正确的是(　　)
A．升高温度，溶液的pH降低
B．c(Na＋)＝2c(SO)＋c(HSO)＋c(H2SO3)
C．c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋2c(HSO)＋c(OH―)
D．加入少量NaOH固体，c(SO)与c(Na＋)均增大
解析：选D。Na2SO3为弱酸强碱盐，水解显碱性，水解是吸热反应，所以温度升高，水解程度增大，其pH增大，故A不正确；由物料守恒，正确的表达式为c(Na＋)＝2c(SO)＋2c(HSO)＋2c(H2SO3)，故B不正确；由电荷守恒，正确的表达式为c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(HSO)＋c(OH―)，故C不正确；加入少量NaOH固体，c(Na＋)增大，因为c(OH－)增大而抑制SO水解，所以其水解程度降低，c(SO)增大，故D正确。
2．25 ℃时，在10 mL浓度均为0.1 mol·L－1的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1 mol·L－1盐酸，下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是(　　)
A．未加盐酸时：c(OH－)＞c(Na＋)＝c(NH3·H2O)
B．加入10 mL盐酸时：c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)
C．加入盐酸至溶液pH＝7时：c(Cl－)＝c(Na＋)
D．加入20 mL盐酸时：c(Cl－)＝c(NH)＋c(Na＋)
解析：选B。A项，NH3·H2O是弱电解质，能微弱电离，溶液中c(Na＋)＞c(NH3·H2O)。B项，当加入10 mL盐酸时，恰好将NaOH中和完，溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)，根据电荷守恒式c(Na＋)＋c(NH)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)可知c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)。C项，溶液pH＝7时，溶液中c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒式可知c(Na＋)＋c(NH)＝c(Cl－)。D项，加入20 mL盐酸时，恰好将NaOH和NH3·H2O中和完，根据物料守恒有c(Na＋)＋c(NH)＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)。
3．室温下，将一元酸HA溶液和KOH溶液等体积混合(忽略体积变化)，实验数据如下表：
实验
编号
起始浓度/mol·L－1
反应后溶液的pH
c(HA)
c(KOH)
①
0.1
0.1
9
②
x
0.2
7
下列判断不正确的是(　　)
A．实验①反应后的溶液中：c(K＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)
B．实验①反应后的溶液中：c(OH－)＝c(K＋)－c(A－)＝ mol·L－1
C．实验②反应后的溶液中：c(A－)＋c(HA)>0.1 mol·L－1
D．实验②反应后的溶液中：c(K＋)＝c(A－)>c(OH－)＝c(H＋)
解析：选B。由实验①得HA为弱酸且酸碱物质的量相等，故A正确；由实验①中电荷守恒得c(OH－)＝c(K＋)－c(A－)＋c(H＋)＝ mol·L－1，故B错误；由实验②得x>0.2 mol·L－1，故c(HA)＋c(A－)>0.1 mol·L－1(因为溶液体积是原溶液的2倍)，故C正确；由实验②反应后的溶液显中性，可得c(OH－)＝c(H＋)，由电荷守恒可得c(K＋)＝c(A－)，故D正确。
4．向20 mL 0.1 mol/L NH4HSO4溶液中滴入0.1 mol/L NaOH溶液，下列说法正确的是(　　)
A．整个反应过程中：c(H＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＝c(OH－)＋c(SO)
B．当滴入30 mL NaOH溶液时(pH＞7)：c(NH)＞c(NH3·H2O)＞c(OH－)＞c(H＋)
C．当滴入20 mL NaOH溶液时：2c(SO)＝c(NH3·H2O)＋c(NH)
D．当溶液呈中性时：c(NH)＞c(SO)＞c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH－)
解析：选B。A.溶液中一定满足电荷守恒：c(H＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＝c(OH－)＋2c(SO)，错误；B.滴入30 mL NaOH溶液时(pH＞7)，其中20 mL氢氧化钠溶液与硫酸氢铵中的氢离子发生中和反应，剩余的10 mL氢氧化钠溶液与铵根离子反应，则反应后的溶液中含有0.001 mol一水合氨、0.000 5 mol硫酸铵，溶液的pH>7，说明一水合氨的电离程度大于铵根离子的水解程度，则：c(NH)＞c(NH3·H2O)、c(OH－)＞c(H＋)，则溶液中离子浓度大小为c(NH)＞c(NH3·H2O)>c(OH－)＞c(H＋)，正确；C.当滴入20 mL NaOH溶液时，根据物料守恒可得：c(SO)＝c(NH)＋c(NH3·H2O)，错误；D.根据物料守恒可得：c(SO)＝c(NH)＋c(NH3·H2O)，则c(SO)>c(NH)，由于溶液为中性，则c(OH－)＝c(H＋)，根据电荷守恒可得：c(H＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＝c(OH－)＋2c(SO)，所以c(Na＋)＋c(NH)＝2c(SO)，结合c(SO)>c(NH)可知：c(Na＋)＞c(SO)，所以溶液中离子浓度大小为c(Na＋)＞c(SO)＞c(NH)＞c(H＋)＝c(OH－)，错误。
5．25 ℃时，用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20 mL 0.100 0 mol·L－1一元酸HA(pK＝－lg K＝4.75)溶液，其滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．当滴入40 mL NaOH溶液时，溶液中：c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)
B．当溶液中c(H＋)＋c(OH－)＝2×10－7时：c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)＝c(H＋)
C．当滴入NaOH溶液20 mL时c(OH－)>c(H＋)＋c(HA)
D．当滴定到pH＝4.75时，c(A－)＝c(HA)
解析：选D。由于HA的pK＝－lg K＝4.75，说明HA是弱酸。A.当滴入40 mL NaOH溶液时，二者发生反应产生NaA，同时NaOH溶液过量，二者的物质的量之比是1∶1，NaA是强碱弱酸盐，A－发生水解反应产生OH－，同时溶液中还存在NaOH电离产生的OH－，故离子浓度关系c(OH－)>c(A－)，盐电离产生的离子浓度c(A－)大于水电离产生c(H＋)，故溶液中离子浓度关系是c(Na＋)>c(OH－)>c(A－)>c(H＋)，错误；B.在溶液中存在电荷守恒关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，当溶液中c(H＋)＋c(OH－)＝2×10－7时，c(H＋)＝c(OH－)，所以c(Na＋)＝c(A－)，由于盐的电离作用大于水的电离作用，所以c(Na＋)＝c(A－)>c(OH－)＝c(H＋)，错误；C.当滴入NaOH溶液20 mL时，二者恰好中和，反应产生NaA，该盐是强碱弱酸盐，A－发生水解反应消耗水电离产生的H＋，产生HA和OH－，根据质子守恒关系可得c(OH－)＝c(H＋)＋c(HA)，错误；D.当滴定到pH＝4.75时，c(H＋)＝10－4.75mol·L－1，由于pK＝－lg K＝4.75，所以＝10－4.75，所以c(A－)＝c(HA)，正确。
6．25 ℃时，0.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1 L的溶液，溶液中部分微粒与pH 的关系如图所示。下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是(　　)

A．W点所示的溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(OH－)＋c(Cl－)
B．pH＝4的溶液中：c(H2CO3)＋c(HCO)＋c(CO)<0.1 mol·L－1
C．pH＝8的溶液中：c(H＋)＋c(H2CO3)＋c(HCO)＝c(OH－)＋c(Cl－)
D．pH＝11的溶液中：c(Na＋)>c(Cl－)>c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)
解析：选B。A.根据电荷守恒可知，溶液中离子应该满足关系式c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(OH－)＋c(Cl－)＋c(HCO)，A错误；B.pH＝4，说明反应中有CO2生成，所以根据物料守恒可知c(H2CO3)＋c(HCO)＋c(CO)<0.1 mol·L－1，B正确；C.根据图像可知pH＝8时，溶液中碳酸氢钠的浓度远远大于碳酸钠的浓度，这说明反应中恰好是生成碳酸氢钠，则根据物料守恒可知c(H2CO3)＋c(HCO)＋c(CO)＝c(Cl－)＝c(Na＋)，则c(H＋)＋2c(H2CO3)＋c(HCO)＝c(OH－)＋c(Cl－)，C错误；D.根据图像可知pH＝11时，溶液中碳酸钠的浓度远远大于碳酸氢钠的浓度，这说明碳酸钠是过量的，则c(Na＋)>c(CO)>c(Cl－)>c(HCO )>c(H2CO3)，D错误。
7．H2C2O4为二元弱酸。20 ℃时，配制一组c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(C2O)＝0.100 mol·L－1的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是(　　)

A．pH＝2.5的溶液中：c(H2C2O4)＋c(C2O)>c(HC2O)
B．c(Na＋)＝0.100 mol·L－1的溶液中：c(H＋)＋c(H2C2O4)＝c(OH－)＋2c(C2O)
C．c(HC2O)＝c(C2O)的溶液中：c(Na＋)>0.100 mol·L－1＋c(HC2O)
D．pH＝7.0的溶液中：c(Na＋)>2c(C2O)
解析：选D。A项，由题图知pH＝2.5时，c(HC2O)>0.08 mol·L－1，则c(C2O)＋c(H2C2O4)<0.02 mol·L－1，错误；B项，当c(Na＋)＝0.100 mol·L－1时，溶液的溶质恰好为NaHC2O4，依据质子守恒知，错误；C项，依据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，又c(HC2O)＋c(C2O)＋c(H2C2O4)＝0.100 mol·L－1，c(HC2O)＝c(C2O)，故2c(C2O)＝0.100 mol·L－1－c(H2C2O4)，c(Na＋)＋c(H＋)＝0.100 mol·L－1－c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(OH－)，c(Na＋)＝0.100 mol·L－1＋c(HC2O)－{c(H2C2O4)＋[c(H＋)－c(OH－)]}，因为c(H2C2O4)>0，由题图知 c(H＋)－c(OH－)>0，则c(Na＋)<0.100 mol·L－1＋c(HC2O)，错误；D项，由电荷守恒知，c(Na＋)
＋c(H＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)＋c(OH－)，pH＝7.0时有c(Na＋)＝c(HC2O)＋2c(C2O)，c(Na＋)>2c(C2O)，正确。