2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第5讲溶液中粒子浓度大小比较
展开考点 溶液中粒子浓度大小比较
1.单一溶液中粒子浓度关系
(1)NH4Cl溶液中的“四式”
电离方程式:NH4Cl NH4++Cl-,H2O⇌H++OH-;水解方程式:NH4++H2O⇌NH3·H2O+H+ 。
①电荷守恒式:c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-) 。
②物料守恒式:c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O) 。
③质子守恒式:联立①②两式可得c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)。
④离子浓度大小关系式:由电荷守恒式及NH4Cl溶液显酸性可得
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)。
注意 (1)电荷守恒:电解质溶液都是呈电中性的,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。(2)物料守恒:变化前后某种元素的原子总物质的量守恒。(3)质子守恒:电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H+)的总物质的量相等。可以通过联立电荷守恒式和物料守恒式得出,也可以直接写出,如以Na2S溶液为例按如图所示的方法进行分析,可得质子守恒式c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)。
(2)Na2CO3溶液中的“四式”
①电荷守恒式:[1] c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-) 。
②物料守恒式:[2] c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)] 。
③质子守恒式:[3] c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3) 。
④离子浓度大小关系式:[4] c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+) 。
类似的还有Na2SO3、Na2S、Na2C2O4等盐溶液。
2.混合溶液中粒子浓度关系
(1)常温下,等浓度、等体积的NH3·H2O、NH4Cl混合溶液(pH>7)中的“四式”
①电荷守恒式:[5] c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-) 。
②物料守恒式:[6] c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(Cl-) 。
③质子守恒式:[7] 2c(OH-)+c(NH3·H2O)=2c(H+)+c(NH4+) 。
④粒子浓度大小关系式:[8] c(NH4+)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+) 。
(2)常温下,等浓度、等体积的CH3COOH、CH3COONa混合溶液(pH<7)中的“四式”
①电荷守恒式:[9] c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-) 。
②物料守恒式:[10] c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+) 。
③质子守恒式:[11] 2c(H+)+c(CH3COOH)=2c(OH-)+c(CH3COO-) 。
④粒子浓度大小关系式:[12] c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-) 。
3.不同盐溶液中粒子浓度关系[难点]
(1)同温度、同浓度的NaA与NaB(均为强碱弱酸盐)溶液中,盐水解能力弱的溶液中离子总浓度大。已知Ka(HA)>Ka(HB),等浓度的NaA与NaB溶液中,离子总浓度较大的是[13] NaA 溶液。
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-)c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(B-)NaB水解能力强,与等浓度的NaA溶液相比,NaB溶液中c(OH-)更大,c(H+)更小NaA溶液中,离子总浓度较大
(2)等浓度的NaA与NaB(均为强碱弱酸盐)的混合溶液中,c(HA)+c(HB)=c(OH-)-c(H+)。
NaA溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HA)NaB溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HB)c(HA)+c(HB)=c(OH-)-c(H+)
1.[单一溶液中]易错辨析。
(1)常温下,0.1 ml·L-1的NaHA溶液,其pH=4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2-)。( ✕ )
(2)0.1 ml·L-1氨水中,c(NH4+)=c(OH-)= 0.1 ml·L-1 。( ✕ )
2.[混合溶液中]易错辨析。
(1)0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液与0.1 ml·L-1 NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)。( ✕ )
(2)20 mL 0.1 ml·L-1 CH3COONa溶液与10 mL 0.1 ml·L-1 HCl溶液混合后呈酸性,所得溶液中:c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)。( √ )
(3)室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-)。( ✕ )
(4)0.1 ml· L-1 CH3COOH溶液与 0.1 ml·L-1 NaOH溶液等体积混合,所得溶液中c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH)。( ✕ )
3.请写出NaHCO3溶液中的“四式”。
(1)电荷守恒式: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-) 。
(2)物料守恒式: c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3) 。
(3)质子守恒式: c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(CO32-) 。
(4)离子浓度大小关系式: c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(CO32-)>
c(H+) 。
4.[不同溶液中](1)浓度均为0.1 ml·L-1的①H2S溶液、②NaHS溶液、③Na2S溶液、④H2S和NaHS的混合溶液,溶液pH由大到小的顺序是 ③>②>④>① 。
(2)相同浓度的①CH3COONH4溶液、②CH3COONa溶液、③CH3COOH溶液,c(CH3COO-)由大到小的顺序是 ②>①>③ 。
(3)c(NH4+)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 ④>②>③>① 。
命题点1 混合溶液中粒子浓度大小比较
1.[江苏高考改编]室温下, 将两种浓度均为 0.10 ml·L-1的溶液等体积混合, 若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是( D )
A.NaHCO3-Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)
B.氨水-NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NH4+)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.CH3COOH-CH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(Na+)>c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(H+)
D.H2C2O4-NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O42-)+c(OH-)
解析 浓度均为0.10 ml·L-1的NaHCO3-Na2CO3的混合溶液中,CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,HCO3-的水解程度大于其电离程度,所以混合溶液中c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-),A项错误;浓度均为0.10 ml·L-1的氨水-NH4Cl混合溶液的pH=9.25,说明NH3·H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,溶液中c(NH3·H2O)<c(Cl-),根据电荷守恒,溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),可知c(NH4+)+c(H+)>c(NH3·H2O)+c(OH-),B项错误;浓度均为0.10 ml·L-1的CH3COOH-CH3COONa混合溶液的pH=4.76,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+),C项错误;浓度均为0.10 ml·L-1的H2C2O4-NaHC2O4混合溶液的pH=1.68,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),根据物料守恒有2c(Na+)=c(C2O42-)+c(H2C2O4)+c(HC2O4-),联立上述两式得c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2O42-)+c(OH-),D项正确。
2.[2022江苏改编]一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1 ml·L-1 KOH溶液吸收CO2,若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。下列说法正确的是( C )
A.KOH吸收CO2所得到的溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)
B.KOH完全转化为K2CO3时,溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
C.KOH溶液吸收CO2,c总=0.1 ml·L-1溶液中:c(H2CO3)>c(CO32-)
D.题图所示“转化”过程中,溶液的温度下降
解析 A项,KOH吸收CO2可能生成K2CO3,此时由于CO32-以第一步水解为主,故溶液中c(HCO3-)>c(H2CO3),也可能生成KHCO3,由于HCO3-的水解很微弱,故此时溶液中c(HCO3-)>c(H2CO3),还可能生成K2CO3和KHCO3的混合物,同理,溶液中亦存在c(HCO3-)>c(H2CO3),错误;B项,K2CO3溶液中存在质子守恒c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),错误;C项,由于KOH溶液的浓度为0.1 ml·L-1,c总=0.1 ml·L-1,即c(K+)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-),此等式为KHCO3溶液的物料守恒式,故此时所得溶液为KHCO3溶液,HCO3-存在水解平衡HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-、电离平衡HCO3-⇌CO32-+H+,由Kh(HCO3-)=KwKa1>Ka2可知,HCO3-的水解程度大于电离程度,故c(H2CO3)>c(CO32-),正确;D项,“转化”时发生的反应为放热反应,故溶液的温度升高,错误。
技巧点拨
以强碱弱酸盐Na2A为例
盐的水解→Ka1(H2A)Ka2(H2A)Kh1=KwKa2Kh2=KwKa1→电荷守恒式:c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)物料守恒式:c(Na+)=2[c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)]质子守恒式:c(OH-)=c(HA-)+2c(H2A)+c(H+)根据Ka2与Kh1的相对大小及Ka1与Kh2的相对大小确定c(H2A)、c(HA-)、c(A2-)之间的大小关系
命题点2 盐与酸或碱反应体系中的粒子浓度关系
3.[2021浙江]取两份10 mL 0.05 ml·L-1的NaHCO3溶液,一份滴加0.05 ml·L-1的盐酸,另一份滴加 0.05 ml·L-1 NaOH溶液,溶液的pH随加入酸(或碱)体积的变化如图。下列说法不正确的是( C )
A.由a点可知:NaHCO3溶液中HCO3-的水解程度大于电离程度
B.a→b→c过程中:c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)逐渐减小
C.a→d→e过程中:c(Na+)<c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
D.令c点的c(Na+)+c(H+)=x,e点的c(Na+)+c(H+)=y,则x>y
解析 图像分析:a点pH=8.3,即NaHCO3溶液呈碱性,说明HCO3-的电离程度小于其水解程度;a→b→c点溶液pH逐渐增大,即该曲线表示的是滴入NaOH溶液的pH变化,该过程发生反应:NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O;a→d→e点溶液pH逐渐减小,即该曲线表示的是滴入盐酸的pH变化,该过程发生反应:NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O。根据a点pH=8.3,可判断HCO3-的水解程度大于其电离程度,A项正确;a→b→c过程中,由电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),该过程中c(Na+)不变,而随着pH逐渐增大,c(H+)减小,故c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)逐渐减小,B项正确;a→d→e过程中,由物料守恒知,n(HCO3-)+n(CO32-)+n(H2CO3)逐渐减小,而溶液中n(Na+)不变,故n(Na+)>n(HCO3-)+n(CO32-)+n(H2CO3),即c(Na+)>c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3),C项错误;c点c(Na+)+c(H+)=(0.05+10-11.3) ml·L-1,e点c(Na+)+c(H+)=(0.025+10-4.0) ml·L-1,故x>y,D项正确。
1.[利用溶液的导电性探究溶液离子浓度变化][2021北京]使用如图装置(搅拌装置略)探究溶液离子浓度变化,灯光变化不可能出现“亮→暗(或灭)→亮”现象的是( D )
解析 向Ba(OH)2溶液中逐滴滴入CuSO4溶液,因生成BaSO4和Cu(OH)2沉淀,溶液中离子浓度逐渐减小,灯泡逐渐变暗至熄灭,当CuSO4溶液过量时,溶液中离子浓度增大,灯泡又逐渐变亮,A项不符合题意;向Ca(OH)2溶液中滴入NH4HCO3溶液,因生成CaCO3沉淀、氨水和H2O,溶液中离子浓度逐渐减小,灯泡逐渐变暗,当NH4HCO3溶液过量时,溶液中离子浓度增大,灯泡又逐渐变亮,B项不符合题意;向Ba(OH)2溶液中逐滴滴入H2SO4溶液,因生成BaSO4沉淀和水,溶液中离子浓度逐渐减小,灯泡逐渐变暗至熄灭,当H2SO4溶液过量时,溶液中离子浓度逐渐增大,灯泡又逐渐变亮,C项不符合题意;NH3·H2O是弱碱,部分电离,开始时灯泡较暗,滴入CH3COOH后,NH3·H2O与CH3COOH反应生成强电解质CH3COONH4,灯泡变亮,当CH3COOH过量时灯泡的亮度略减弱,D项符合题意。
2.[溶液中粒子浓度关系][2021天津]常温下,下列有关电解质溶液的叙述正确的是( A )
A.在0.1 ml·L-1 H3PO4溶液中c(H3PO4)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)
B.在0.1 ml·L-1 Na2C2O4溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)
C.在0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCO3-)=0.1 ml·L-1
D.氨水和NH4Cl溶液混合,形成pH=9的溶液中c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
解析 H3PO4不是强酸,其各步电离依次变难,电离出的酸根离子浓度依次减小,A项正确;根据电荷守恒,Na2C2O4溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),B项错误;0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1 ml·L-1,C项错误;氨水和NH4Cl的混合溶液pH=9,c(OH-)>c(H+),因c(OH-)+c(Cl-)=c(H+)+c(NH4+),故c(NH4+)>c(Cl-),D项错误。
3.[2021重庆]下列叙述正确的是( C )
A.向氨水中加入醋酸使溶液呈酸性,则c(NH4+)>c(CH3COO-)
B.向NH4Cl溶液中加入少量Al2(SO4)3固体,则水的电离程度减小
C.向Na2CO3溶液中滴加盐酸至c(Na+)=2c(Cl-),则c(HCO3-)>c(H2CO3)
D.向0.2 ml·L-1磷酸中加水至原体积的两倍,则c(H+)>0.1 ml·L-1
解析 溶液中存在电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),则c(NH4+)<c(CH3COO-),A项错误;向NH4Cl溶液中加入少量Al2(SO4)3固体,由于Al3+的水解程度比NH4+的水解程度大[因为Al(OH)3的碱性比NH3·H2O的弱],故水的电离程度增大,B项错误;向Na2CO3溶液中滴加盐酸至c(Na+)=2c(Cl-),则Na2CO3和HCl按物质的量之比为1∶1发生反应,反应后得到等物质的量的NaHCO3和NaCl,故c(HCO3-)>c(H2CO3),C项正确;向0.2 ml·L-1磷酸中加水至原体积的2倍,c(H3PO4)=0.1 ml·L-1,但H3PO4不是强酸,故c(H+)<0.1 ml·L-1,D项错误。
4.[溶液中粒子浓度关系][江苏高考改编]室温下,反应HCO3-+H2O⇌H2CO3+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( D )
A.0.2 ml·L-1氨水:c(NH3·H2O)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
B.0.2 ml·L-1NH4HCO3溶液(pH>7):c(HCO3-)>c(NH4+)>c(H2CO3)>c(NH3·H2O)
C.0.2 ml·L-1氨水和0.2 ml·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)
D.0.6 ml·L-1氨水和0.2 ml·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3·H2O)+c(CO32-)+c(OH-)=0.3 ml·L-1+c(H2CO3)+c(H+)
解析 A项,氨水中存在NH3·H2O⇌NH4++OH-,H2O⇌H++OH-,氨水中NH3·H2O部分电离,所以主要以NH3·H2O分子形式存在,两个电离方程式均电离出OH-,所以c(OH-)>c(NH4+),错误;B项,NH4HCO3溶液显碱性,说明HCO3-的水解程度大于NH4+的水解程度,所以c(NH4+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(NH3·H2O),错误;C项,由物料守恒可知,n(N)∶n(C)=2∶1,则有c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)],错误;D项,由物料守恒可知,n(N)∶n(C)=4∶1,则有c(NH4+)+c(NH3·H2O)=4[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)]①,电荷守恒式为c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)②,结合①②消去c(NH4+),得:c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HCO3-)+2c(CO32-)③,0.2 ml·L-1NH4HCO3溶液与0.6 ml·L-1氨水等体积混合后,c(NH4HCO3)=0.1 ml·L-1,由碳元素守恒可知,c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1 ml·L-1④,将③等式两边各加一个c(CO32-),则有c(NH3·H2O)+c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)+3c(H2CO3)+3c(HCO3-)+3c(CO32-)⑤,将④代入⑤中得,c(NH3·H2O)+c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)+0.3 ml·L-1,正确。
1.[2021天津]常温下,下列有关电解质溶液的叙述正确的是( A )
A.在0.1 ml·L-1 H3PO4溶液中c(H3PO4)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)
B.在0.1 ml·L-1 Na2C2O4溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)
C.在0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCO3-)=0.1 ml·L-1
D.氨水和NH4Cl溶液混合,形成pH=9的溶液中c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
解析 H3PO4是三元弱酸,其各步电离依次变难,电离出的酸根离子浓度依次减小,A项正确;根据电荷守恒,Na2C2O4溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),B项错误;由物料守恒知,0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=c(Na+)=0.1 ml·L-1,C项错误;氨水和NH4Cl的混合溶液的pH=9,则c(OH-)>c(H+),由电荷守恒知c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),故c(NH4+)>c(Cl-),D项错误。
2.[上海高考]25 ℃时向10.0 mL 0.1 ml·L-1的NaOH溶液中滴入V mL 0.1 ml·L-1的一元酸HA。下列选项一定正确的是( D )
A.V<10 时,c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
B.V=10 时,c(HA)>c(OH-)
C.10<V<20,水的电离度随V的增大而增大
D.V=20 时,c(A-)-c(HA)=2c(H+)-2c(OH-)
解析 V<10时,NaOH有剩余,溶液为NaA和NaOH的混合溶液,溶液呈碱性,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)或c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+),A项错误。V=10时,二者恰好完全反应,溶液为NaA溶液,若HA为强酸,则溶液中无HA,若HA为弱酸,根据质子守恒c(HA)+c(H+)=c(OH-),知c(HA)<c(OH-),B项错误。HA的电离抑制水的电离,10<V<20时,水的电离度随V的增大而减小,C项错误。V=20时,溶液为等物质的量的NaA和HA的混合溶液,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)及物料守恒:c(A-)+c(HA)=2c(Na+),消去c(Na+),可得c(HA)+2c(H+)=c(A-)+2c(OH-),故c(A-)-c(HA)=2c(H+)-2c(OH-),D项正确。
3.[2023江苏昆山考试]25 ℃时,三种弱酸的电离平衡常数如表所示。下列有关微粒浓度的说法正确的是( C )
A.pH均为8的NaCN溶液、Na2CO3溶液、CH3COONa溶液:c(Na2CO3)>c(NaCN)>c(CH3COONa)
B.浓度均为0.1 ml·L-1 的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液等体积混合,所得溶液中:3c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3)
C.0.2 ml·L-1 HCN溶液与0.1 ml·L-1NaOH溶液等体积混合,所得溶液中:c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)
D.浓度均为0.1 ml·L-1 的CH3COOH溶液和CH3COONa溶液等体积混合,所得溶液中:c(CH3COOH)+c(H+)>c(CH3COO-)+c(OH-)
解析 根据电离平衡常数可知,酸性:CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO3-,酸性越弱,对应的钠盐的碱性就越强,则同浓度的NaCN溶液、Na2CO3溶液、CH3COONa溶液的碱性:Na2CO3>NaCN>CH3COONa,当三种溶液的pH相同时,c(Na2CO3)<c(NaCN)<c(CH3COONa),A项错误;浓度均为0.1 ml·L-1 的NaHCO3溶液和Na2CO3溶液等体积混合,所得溶液中存在2c(Na+)=3c(HCO3-)+3c(CO32-)+3c(H2CO3),B项错误;0.2 ml·L-1的HCN溶液与0.1 ml·L-1的NaOH溶液等体积混合,得到等浓度的NaCN和HCN的混合溶液,HCN的电离平衡常数Ka=6.2×10-10,根据Ka·Kh=Kw可知,CN-的水解平衡常数为1.6×10-5,则HCN的电离程度小于CN-的水解程度,则c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-),C项正确;CH3COOH的电离平衡常数Ka=1.8×10-5,根据Ka·Kh=Kw可知,CH3COO-的水解平衡常数为5.6×10-10,则CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,即c(H+)>c(OH-),由电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)①,由物料守恒可得2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)②,则①×2-②得c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-),因c(H+)>c(OH-),则c(CH3COOH)+c(H+)<c(CH3COO-)+c(OH-),D项错误。
4.[2024武汉部分学校调研]常温下,向饱和氯水中以恒定速率滴加NaOH溶液,测得溶液的pH随时间的变化如图所示。溶液中氯元素的存在形式仅考虑Cl2、Cl-、ClO-、HClO,该过程不考虑HClO的分解。下列说法错误的是( D )
A.M点:c(H+)>c(Cl-)>c(HClO)
B.N点:c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)
C.从M点到P点,c(HClO)c(ClO-)逐渐减小
D.从M点到P点,水的电离程度逐渐增大
解析 M点为饱和氯水,根据Cl2+H2O⇌HCl+HClO,HCl完全电离,HClO部分电离,知c(H+)>c(Cl-)>c(HClO),A项正确;N点溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),知c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-),B项正确;从M点到P点,不断滴加NaOH溶液,c(H+)减小,c(HClO)c(ClO-)=c(H+)Ka(HClO),Ka(HClO)不变,则c(HClO)c(ClO-)逐渐减小,C项正确;从M点到P点,水的电离程度先增大后减小,D项错误。
5.[2023济南三模]2-碘苯甲酸(简写为HX)与3-碘苯甲酸(简写为HY)均为一元弱酸,且Ka(HX)=1.38×10-3,常温下向20 mL 0.1 ml·L-1的NaY溶液中逐滴滴加等浓度的HX溶液,溶液中lgc(HX)c(HY)与lgc(X-)c(Y-)的变化关系如图所示。下列说法错误的是( C )
A.Ka(HY)=1.38×10-4
B.pH=7时,c(X-)·c(HY)>c(Y-)·c(HX)
C.滴入HX溶液20 mL时,c(Na+)>c(HY)>c(X-)
D.滴入HX溶液10 mL时,c(X-)+c(OH-)=c(H+)+c(HY)
解析 lgKa(HX)Ka(HY)=lgc(H+)·c(X-)c(HX)c(H+)·c(Y-)c(HY)=lgc(X-)·c(HY)c(Y-)·c(HX)=lgc(X-)c(Y-)-lgc(HX)c(HY),由题图可知,lgc(X-)c(Y-)=1时,lgc(HX)c(HY)=0,代入得lgKa(HX)Ka(HY)=1,则Ka(HX)=10Ka(HY),Ka(HY)=1.38×10-4,A项正确;Ka(HX)>Ka(HY),即c(H+)·c(X-)c(HX)>c(H+)·c(Y-)c(HY),所以c(X-)·c(HY)>c(Y-)·c(HX),B项正确;滴入HX溶液 20 mL时,反应得到等物质的量的NaX和HY的混合溶液,X-的水解常数为10-141.38×10-3=7.25×10-12,HY的电离常数为1.38×10-4,所以HY的电离程度大于X-的水解程度,则c(Na+)>c(X-)>c(HY),C项错误;滴入HX溶液10 mL时,NaY反应一半,反应得到等物质的量的NaY、NaX和HY的混合溶液,存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(Y-)+c(OH-),物料守恒c(Na+)=c(Y-)+c(HY),消去c(Na+),可得c(X-)+c(OH-)=c(H+)+c(HY),D项正确。
6.[2023河北邯郸二模]常温下,某酸(H3XO3)溶液中含有X粒子的分布分数δ(X)与pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是( C )
A.已知亚磷酸的结构为,则X可能为P
B.向H3XO3溶液中滴加少量NaOH溶液,发生反应的离子方程式为H3XO3+3OH- XO33-+3H2O
C.NaH2XO3溶液中存在:c(H2XO3-)> c(H3XO3)> c(HXO32-)
D.Na2HXO3溶液中存在:c(Na+)+c(H+)=c(H2XO3-)+c(XO33-)+c(HXO32-)+c(OH-)
解析 由题图可知,该酸应该为三元弱酸,亚磷酸的结构为 ,含有两个羟基,为二元酸,所以X不可能为P,A错误。向H3XO3溶液中滴加少量NaOH溶液,发生反应的离子方程式应为H3XO3+OH- H2XO3-+H2O,B错误。结合题图可知,M点时,c(H2XO3-)=c(H3XO3),所以H3XO3的电离常数 Ka1=c(H+)≈10-9,N点时,c(H2XO3-)= c(HXO32-),则H3XO3的Ka2=c(H+)≈10-12;在NaH2XO3溶液中,存在电离平衡和水解平衡,H2XO3-的水解常数Kh=KwKa1=10-1410-9=10-5,Kh>Ka2,则有c(H2XO3-)> c(H3XO3)> c(HXO32-),C正确。在Na2HXO3溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(H2XO3-)+3c(XO33-)+2c(HXO32-)+c(OH-),D错误。
7.[2023湖南株洲模拟]常温下,向某浓度H2A溶液中加入NaOH固体,保持溶液体积和温度不变,测得-lg c(H2A)、-lg c(A2-)、-lg c(A2-)c(HA-)与pH的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( A )
A.常温下,H2A电离平衡常数Ka1=10-1.08
B.a点时,c(HA-)+2c(H2A)>(10-3.05-10-10.95) ml·L-1
C.NaHA溶液中c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)
D.b点时,满足c(Na+)<3c(A2-)
解析 向某浓度H2A溶液中加入NaOH固体时,由于二者发生反应,所以c(H2A)逐渐减小,-lg c(H2A)会逐渐增大,所以曲线①为-lg c(H2A)与pH的变化关系;该溶液中存在电离平衡H2A⇌H++HA-、HA-⇌H++A2-,则c(A2-)会逐渐增大,-lg c(A2-)会逐渐减小,但是不会等于0,所以曲线③为 -lg c(A2-)与pH的变化关系,则曲线②为-lg c(A2-)c(HA-)与pH的变化关系。H2A电离平衡常数的表达式:Ka1=c(H+)·c(HA-)c(H2A)、Ka2=c(H+)·c(A2-)c(HA-),Ka1·Ka2=c2(H+)·c(A2-)c(H2A),当pH=3.05时,-lg c(A2-)=-lg c(H2A),即c(A2-)=c(H2A),可得Ka1·Ka2=c2(H+)=(10-3.05)2=10-6.1,由曲线②可知,当pH=5.30时,-lg c(A2-)c(HA-)=0,即c(A2-)=c(HA-),则Ka2=10-5.3,所以Ka1=10-6.110-5.3=10-0.8,A错误。由电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),即c(H+)-c(OH-)=2c(A2-)+c(HA-)-c(Na+),a点时,pH=3.05,所以c(H+)=10-3.05 ml·L-1,c(OH-)=10-10.95 ml·L-1,因为c(A2-)=c(H2A),所以(10-3.05-10-10.95) ml·L-1=2c(H2A)+c(HA-)-c(Na+),因为c(Na+)>0,所以c(HA-)+2c(H2A)>(10-3.05-10-10.95) ml·L-1,B正确。NaHA溶液中HA-既存在电离又存在水解,所以c(Na+)>c(HA-),HA-的水解常数Kh=c(H2A)·c(OH-)c(HA-)=c(H2A)·Kwc(HA-)·c(H+)=KwKa1=10-1410-0.8=10-13.2,Ka2=10-5.3,所以HA-的水解程度小于HA-的电离程度,即c(H2A)<c(A2-),故NaHA溶液中c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),C正确。b点时,由电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-),此时pH=5.30,即-lg c(A2-)c(HA-)=0,所以c(A2-)=c(HA-),即c(Na+)+c(H+)=3c(A2-)+c(OH-),因为c(OH-)<c(H+),所以c(Na+)<3c(A2-),D正确。
8.[2023重庆联考]用一定浓度的H2SO4溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.100 ml·L-1的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O三种溶液,滴定过程中三种溶液的电导率如图所示(已知:溶液电导率越大,导电能力越强)。下列说法错误的是( D )
A.曲线①②③分别代表Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O
B.H2SO4的浓度为0.100 ml·L-1
C.a、b、c、d四点中,d点水的电离程度最小
D.d点对应的溶液中:c(NH4+)+c(H+)=c(SO42-)+c(OH-)
解析 A:(√)三种碱溶液浓度都是0.100 ml·L-1,Ba(OH)2是二元强碱,NaOH是一元强碱,它们均完全电离,而NH3·H2O是一元弱碱,在溶液中存在电离平衡,因此溶液中的离子浓度:Ba(OH)2>NaOH>NH3·H2O,故曲线①②③分别代表Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O在滴定过程中的电导率曲线。
B:(√)曲线①代表Ba(OH)2在滴定过程中的电导率曲线,c点时电导率最小,c点表示的是硫酸与Ba(OH)2恰好完全反应,反应为H2SO4+Ba(OH)2 BaSO4↓+2H2O,由于二者消耗的体积相同,二者反应的物质的量之比是1∶1,所以H2SO4的浓度与Ba(OH)2的浓度相同,即0.100 ml·L-1。
C:(√)a点时NH3·H2O恰好被H2SO4中和得到(NH4)2SO4,该盐是强酸弱碱盐,水解使溶液显酸性,水的电离受到促进作用,b点时NaOH恰好被H2SO4中和得到Na2SO4,该盐是强酸强碱盐,不水解,水的电离不受影响,c点时Ba(OH)2恰好被H2SO4完全中和产生BaSO4,BaSO4是强酸强碱盐,不水解,溶液显中性,水的电离不受影响,d点是H2SO4、(NH4)2SO4等浓度的混合溶液,过量的酸电离产生H+,使水的电离受到抑制,所以a、b、c、d四点中,水的电离程度a点最大,d点最小。
D:(✕)根据电荷守恒可知c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)。
9.[结合工艺流程考查溶液中粒子浓度关系][2023苏锡常镇四市调研]常温下,可用如图所示的方法制备FeCO3。已知:Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.7×10-11,Ksp(FeCO3)=3.1×10-11,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16。下列说法正确的是( C )
A.0.1 ml·L-1 NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)>c(H2CO3)
B.(NH4)2SO4溶液中:c(H+)=2c(NH3·H2O)+c(OH-)
C.反应2HCO3-⇌H2CO3+CO32-的平衡常数K约为1.04×10-4
D.当混合液中c(Fe2+)=0.08 ml·L-1时,应控制pH<8
解析 A项,NH4HCO3溶液中,NH4+和HCO3-均发生水解,NH4++H2O⇌NH3·H2O+H+,Kh(NH4+)=c(NH3·H2O)·c(H+)c(NH4+)=c(NH3·H2O)·c(H+)·c(OH-)c(NH4+)·c(OH-)=KwKb(NH3·H2O)=10-141.8×10-5≈5.6×10-10,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,Kh(HCO3-)=c(H2CO3)·c(OH-)c(HCO3-)=c(H2CO3)·c(OH-)·c(H+)c(HCO3-)·c(H+)=KwKa1(H2CO3)=10-144.5×10-7≈2.2×10-8,则NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度,所以溶液中c(NH3·H2O)<c(H2CO3),错误;B项,(NH4)2SO4溶液中存在质子守恒c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-),错误;C项,反应2HCO3-⇌H2CO3+CO32-的平衡常数K=c(H2CO3)·c(CO32-)c2(HCO3-)=c(H2CO3)·c(CO32-)·c(H+)c2(HCO3-)·c(H+)=Ka2(H2CO3)Ka1(H2CO3)=4.7×10-114.5×10-7≈1.04×10-4,正确;D项,Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-),为避免生成Fe(OH)2沉淀,c2(OH-)<Ksp[Fe(OH)2]c(Fe2+)=8.0×10-160.08 (ml·L-1)2=1.0×10-14 (ml·L-1)2,c(OH-)<10-7 ml·L-1,c(H+)>10-7 ml·L-1,pH<7,错误。
10.[压强传感器][2023苏北四市统考]在两个相同容器中分别加入20 mL 0.4 ml·L-1 Na2CO3溶液和40 mL 0.2 ml·L-1 NaHCO3溶液,再分别用0.4 ml·L-1盐酸滴定,利用压强传感器检测反应生成的CO2引起的压强变化,得到如图所示曲线。下列说法正确的是( D )
A.曲线甲表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸时的压强变化
B.对应a点两溶液中均满足:c(H2CO3)-c(CO32-)=c(OH-)-c(H+)
C.对应b、d两点溶液中均有:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
D.对应c点溶液中c(Na+)=2[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)]
解析 向碳酸钠溶液中滴加盐酸,先发生反应:Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl,无CO2产生,压强不变,碳酸钠全部转化为碳酸氢钠后再滴加盐酸才产生气体,故曲线甲表示向碳酸氢钠溶液中滴加盐酸时的压强变化,且根据曲线甲起始一段压强无变化可知,向NaHCO3溶液中滴加盐酸会先发生反应NaHCO3+HCl NaCl+H2CO3,H2CO3再分解为水和CO2, A项错误;a点碳酸钠溶液中存在物料守恒c( Na+)=2c(CO32- )+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-),两式联立得c(OH-)-c(H+)=c(HCO3- )+2c(H2CO3);碳酸氢钠溶液中存在物料守恒c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3),电荷守恒c(Na+)+c(H+)= 2c(CO32- )+c(HCO3-)+c(OH-),两式联立得c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)-c(CO32- ), B项错误;b点碳酸氢钠和盐酸恰好完全反应,d点碳酸钠和盐酸恰好完全反应,但b、d两点压强均未达到最大值,说明生成的H2CO3未完全分解,两点对应溶液的溶质均为NaCl、H2CO3,两点溶液中都存在:c(Na+)+c(H+)=c(CI-)+c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),C项错误;c点压强和加入盐酸前相等,说明没有CO2产生,溶液中碳元素质量不变,根据物料守恒知,c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)],D项正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的性质
溶液中粒子浓度大小比较
2023湖南,T12;2023湖北,T14;2023上海,T19;2023年6月浙江,T15;2023江苏,T12;2022年1月浙江,T23;2022湖北,T15;2021山东,T15;2021海南,T13;2021湖南,T9;2021辽宁,T15;2021年6月浙江,T23;2021天津,T10;2021重庆,T14;2021湖北,T14;2020全国Ⅰ,T13;2020江苏,T14;2020年7月浙江,T23;2019江苏,T14
1.变化观念与平衡思想:将弱电解质的电离平衡、水的电离平衡、弱碱阳离子或弱酸阴离子的水解平衡联立,综合分析溶液中的电荷守恒、物料守恒、质子守恒关系式。
2.证据推理与模型认知:建立滴定过程中的微粒浓度比较模型,能分析酸碱中和滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定模型中的粒子浓度变化;建立溶液稀释过程中微粒浓度比较模型
命题分析预测
1.高考中常在选择题中以图像的形式考查盐类水解平衡、酸碱中和滴定、弱电解质溶液稀释过程中的微粒关系式的正误判断,具有难度大、灵活性强、知识琐碎等特点,目的在于考查考生分析化学平衡与微粒的量的关系,即根据电荷守恒、物料守恒、质子守恒等判断或计算溶液中的微粒浓度大小的关系。
2.预计2025年高考仍可能结合酸碱中和滴定曲线考查溶液中粒子浓度大小比较,微粒对数图像中的粒子浓度关系是近年高考考查的热点,考生要引起重视
A
B
C
D
试剂a
CuSO4
NH4HCO3
H2SO4
CH3COOH
试剂b
Ba(OH)2
Ca(OH)2
Ba(OH)2
NH3·H2O
HCN
H2CO3
CH3COOH
Ka=6.2×10-10
Ka1=4.5×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka=1.8×10-5
2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第1讲电离平衡: 这是一份2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第1讲电离平衡,共24页。
2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第2讲水的电离和溶液的pH: 这是一份2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第2讲水的电离和溶液的pH,共18页。
2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第4讲盐类水解: 这是一份2025年高考化学精品教案第八章水溶液中的离子反应与平衡第4讲盐类水解,共18页。