高中化学复习微专题大素养专练含答案15

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微专题·大素养15　溶液中离子浓度大小判断

【知识基础】
判断溶液中离子浓度大小关系，必须掌握溶液中的各种电离过程、反应过程、平衡过程，透彻理解三个基本平衡常数，准确把握三个守恒关系。
一、三个基本平衡常数

电离常数(Ka、Kb)
水的离子积常数(Kw)
盐类的水解常数(Kh)
概
念
在一定条件下达到电离平衡时，弱电解质电离形成的各种离子的浓度的乘积与溶液中未电离的分子的浓度之比是一个常数，这个常数称为电离常数
一定温度下，水或稀的水溶液中c(OH－)与c(H＋)的乘积
在一定温度下，当盐类水解反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的盐类水解平衡常数
表
达
式
(1)对于一元弱酸HA：HA⇌H＋＋A－，电离常数Ka＝cH+·cA-cHA
(2)对于一元弱碱BOH：BOH⇌B＋＋OH－，电离常数Kb＝cB+·cOH-cBOH
Kw＝c(OH－)·c(H＋)
以NH4+＋H2O⇌NH3·H2O＋H＋为例Kh＝cH+·cNH3·H2OcNH4+
影响
因素
只与温度有关，升高温度，K值增大
只与温度有关，升高温度，Kw增大
盐的水解程度随温度的升高而增大，Kh随温度的升高而增大

二、三个守恒关系
1．电荷守恒
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＋、HCO3-、CO32-、OH－，存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO3-)＋c(OH－)＋2c(CO32-)。
2．物料守恒
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
如Na2S水溶液中的质子转移图示如下：

由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示如下：c(H3O＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)或c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)。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。
4．溶液中离子浓度大小实例分析
溶液类型
典型实例
离子浓度大小规律
多元弱酸溶液
0.1 mol·L－1的H2S溶液中：c(H＋)＞c(HS－)＞c(S2－)
显性离子＞一级电离离子＞二级电离离子
一元弱酸的正盐溶液
0.1 mol·L－1的CH3COONa溶液中：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)
不水解离子＞水解离子＞显性离子＞水电离出的另一离子
二元弱酸的正盐溶液
0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液中：c(Na＋)＞c(CO32-)＞c(OH－)＞c(HCO3-)＞c(H＋)
不水解离子＞水解离子＞显性离子＞二级水解离子＞水电离出的另一离子
二元弱酸的酸式盐溶液
0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中：c(Na＋)＞c(HCO3-)＞c(OH－)＞c(H＋)＞c(CO32-)
不水解离子＞水解离子＞显性离子＞水电离出的另一离子＞电离得到的酸根离子

【素养专练】
一、常规判断
1．下列各溶液中，粒子的物质的量浓度关系表述正确的是(　　)
A．(NH4)2SO4溶液中：c(SO42-)>c(NHH4+)>c(H＋)>c(OH－)
B．NaHCO3溶液中：c(Na＋)＝c(HCO3-)＋c(H2CO3)＋2c(CO32-)
C．氨水中，c(OH－)＝c(NH4+)
D．NH4Cl溶液中：c(Cl－)＝c(NH4+)＋c(NH3·H2O)
2．有4种混合溶液，分别由下列等体积的0.1 mol·L－1的两种溶液混合而成：①CH3COONa与HCl；②CH3COONa与NaOH；③CH3COONa与NaCl；④CH3COONa与NaHCO3。下列各项排序中正确的是(　　)
A．pH：②>③>④>①
B．c(CH3COOH)：①>④>③>②
C．c(CH3COO－)：②>④>③>①
D．溶液中c(H＋)：①>③>②>④
3．常温下，下列说法不正确的是(　　)
A．0.2 mol·L－1的NaHCO3溶液中：c(Na＋)＞c(HCO3-)＞c(OH－)＞c(H＋)
B．0.02 mol·L－1的NaOH溶液与0.04 mol·L－1的NaHC2O4溶液等体积混合：2c(OH－)+c(C2O42-)＝c(HC2O4-)＋2c(H＋)
C．叠氮酸(HN3)与醋酸酸性相近，0.1 mol·L－1NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为c(Na＋)＞c(N3-)＞c(OH－)＞c(H＋)
D．向氨水中逐滴滴入盐酸至溶液的pH＝7，则混合液中c(NH4+)＝c(Cl－)
4．含SO2的烟气会形成酸雨，工业上常利用Na2SO3溶液作为吸收液脱除烟气中的SO2，随着SO2的吸收，吸收液的pH不断变化。下列粒子浓度关系一定正确的是(　　)
A．Na2SO3溶液中存在：c(Na＋)＞c(SO32-)＞c(H2SO3)＞c(HSO3-)
B．已知NaHSO3溶液pH＜7，该溶液中：c(Na＋)＞c(HSO3-)＞c(H2SO3)＞c(SO32-)
C．当吸收液呈酸性时：c(Na＋)＝c(SO32-)＋c(HSO3-)＋c(H2SO3)
D．当吸收液呈中性时：c(Na＋)＝2c(SO32-)＋c(HSO3-)
二、图像分析
5.常温下，用0.1 mol·L－1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L－1的HX、HY溶液，pH随NaOH溶液体积变化如图。下列结论正确的是(　　)

A．水解常数：X－>Y－
B．10.00 mL时，有c(Na＋)>c(HX)>c(X－)>c(H＋)
C．pH＝7时，c(Y－)>c(X－)
D．a、b两点溶液混合后，c(HX)＋c(HY)＋c(H＋)＝c(OH－)
6．25 ℃时，向0.1 mol·L－1 HX溶液中逐渐加入NaOH固体，恢复至原温度后lgcX-cHX与pH的关系如图所示(忽略溶液体积变化)，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．HX的Ka的数量级为10－5
B．P点的溶液中：c(Na＋)>c(X－)>c(OH－)>c(H＋)
C．N点的溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HX)＋c(OH－)
D．M点的溶液中：c(Na＋)＋c(HX)＋c(H＋)＝0.1 mol·L－1
7．常温下，用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1CH3COOH溶液所得滴定曲线如图。下列说法正确的是(　　)

A．点①所示溶液中：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(CH3COOH)＋c(H＋)
B．点②所示溶液中：c(Na＋)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)
C．点③所示溶液中：c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)
D．滴定过程中可能出现：c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(Na＋)＞c(OH－)
8．已知H2A为二元弱酸。室温时，配制一组c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10 mol·L－1的H2A和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如下图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系不正确的是(　　)

A.pH＝7的溶液中：c(Na＋)＞2c(A2－)
B．E点溶液中：c(Na＋)－c(HA－)＜0.10 mol·L－1
C．c(Na＋)＝0.10 mol·L－1的溶液中：c(H＋)＋c(H2A)＝c(OH－)＋c(A2－)
D．pH＝2的溶液中c(H2A)＋c(A2－)＞c(HA－)
9．已知：H2A为二元弱酸，25 ℃时，在0.1 mol·L－150 mL的H2A溶液中，H2A、HA－、A2－的物质的量浓度随溶液pH变化的关系如图所示(注：溶液的pH用NaOH固体调节，体积变化忽略不计)。

下列说法不正确的是(　　)
A．在pH＝3时，c(HA－)＞c(A2－)＞c(H2A)
B．pH在0～7中，c(HA－)＋c(A2－)＋c(H2A)＝0.1 mol·L－1
C.在pH 3→6的过程中，主要发生反应
HA－＋OH－===A2－＋H2O
D．在pH＝4.3时，
c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(HA－)
10．常温下，用0.10 mol·L－1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 mol·L－1 CH3COOH溶液和HCN溶液所得滴定曲线如下图。下列说法正确的是(　　)

A．点①和点②所示溶液中：c(CH3COO－)>c(CN－)
B．点③和点④所示溶液中：c(Na＋)>c(OH－)>c(CH3COO－)>c(H＋)
C．点①和点②所示溶液中：c(CH3COO－)－c(CN－)＝c(HCN)－c(CH3COOH)
D．点②和点③所示溶液中都有：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(CH3COOH)＋c(H＋)


方法总结
分布曲线图像的解读方法
分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。

一元弱酸(以CH3COOH为例)
二元弱酸(以草酸H2C2O4为例)

注：pKa为电离常数的负对数

δ0为CH3COOH分布系数，δ1为CH3COO－分布系数
δ0为H2C2O4分布系数、δ1为HC2O4-分布系数、δ2为C2O42-分布系数
随着pH增大，溶质分子浓度不断减小，离子浓度逐渐增大，酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式
同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH的微粒分布系数和酸的分析浓度，就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度




















微专题·大素养⑮
【素养专练】
1．解析：A项，根据(NH4)2SO4的组成和水解是微弱的，溶液中应有c(NH4+)>c(SO42-)>c(H＋)>c(OH－)；B项，根据物料守恒可知：c(Na＋)＝c(HCO3-)＋c(H2CO3)＋c(CO32-)；C项，氨水中的电荷守恒式为c(OH－)＝c(NH4+)＋c(H＋)，故c(OH－)>c(NH4+)；D项中等式为物料守恒式，正确。
答案：D
2．解析：④中还存在能水解的HCO3-，故④的碱性强于③，A错误；由于④中两种阴离子水解相互抑制，故水解生成的醋酸分子比③中的少，B错误；④中CH3COO－浓度比③中的大，②中CH3COO－的水解受到NaOH的强烈抑制，使得溶液中CH3COO－的浓度最大，①中两种溶液混合后恰好反应生成醋酸，醋酸为弱电解质，故其电离程度较小，溶液中CH3COO－的浓度最小，C正确；②的溶液碱性最强，即②中c(H＋)最小，D错误。
答案：C
3．解析：NaHCO3溶液呈碱性，溶液中离子浓度关系为c(Na＋)＞c(HCO3-)＞c(OH－)＞c(H＋)，A项正确；混合后得到等物质的量浓度的Na2C2O4、NaHC2O4的混合溶液，根据电荷守恒得：c(OH－)+2c(C2O42-)＋c(HC2O4-)＝c(Na＋)＋c(H＋)，根据物料守恒得：2c(Na＋)＝3[c(C2O42-)＋c(HC2O4-)＋c(H2C2O4)]，消去c(Na＋)，得：2c(OH－)+c(C2O42-)＝c(HC2O4-)＋3c(H2C2O4)＋2c(H＋)，B项错误；NaN3为强碱弱酸盐，N3-水解使溶液呈碱性，c(Na＋)＞c(N3-)＞c(OH－)＞c(H＋)，C项正确；根据电荷守恒得：c(NH4+)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，pH＝7，则c(OH－)＝c(H＋)，故c(NH4+)＝c(Cl－)，D项正确。
答案：B
4．解析：Na2SO3溶液呈碱性，溶液中粒子浓度关系为c(Na＋)> c(SO32-)> c(OH－)＞c(HSO3-)＞c(H2SO3)＞c(H＋)，A项错误；NaHSO3溶液pH＜7，则该溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度，溶液中粒子浓度大小关系为c(Na＋) > c(HSO3-) ＞c(H＋)＞c(SO32-)＞c(OH－)＞c(H2SO3)，B项错误；当吸收液呈酸性时可以是NaHSO3溶液，溶液中存在物料守恒：c(Na＋)＝c(H2SO3)+c(SO32-)＋c(HSO3-)，也可以是NaHSO3和亚硫酸钠的混合溶液，则选项中的物料守恒关系式不再适用，C项错误；当吸收液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)+2 c(SO32-)+ c(HSO3-)，故c(Na＋)＝2c(SO32-)＋c(HSO3-)，D项正确。
答案：D
5．解析：根据图像知，开始时pH(HX)HY，酸性越弱，对应阴离子的水解常数越大，A错误；B项，当向HX溶液中加入10.00 mL NaOH溶液时，溶液中溶质为HX和NaX，且物质的量之比为1∶1，分析图像知，HX的电离程度大于X－的水解程度，故c(X－)>c(Na＋)>c(HX)>c(H＋)，B错误；pH＝7时，溶液中c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒，分别存在c(Na＋)＝c(X－)，c(Na＋)＝c(Y－)，但HX消耗的NaOH的量比HY大，故c(Y－)c(H＋)，故c(Na＋)>c(X－)，所以c(Na＋)>c(X－)>c(OH－)>c(H＋)，B正确；电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(X－)＋c(OH－)，N点，lgcX-cHX＝0，则cX-cHX＝1，c(X－)＝c(HX)，所以c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HX)＋c(OH－)，C正确；电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(X－)＋c(OH－)，物料守恒：c(X－)＋c(HX)＝0.1 mol·L－1，联立二式有：c(Na＋)＋c(HX)＋c(H＋)－c(OH－)＝0.1 mol·L－1，D错误。
答案：D
7．解析：点①溶液中的溶质为0.001 mol CH3COOH和0.001 mol CH3COONa，据物料守恒：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝2c(Na＋)，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，整理后得c(CH3COOH)＋2c(H＋)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)；点②溶液的pH＝7，据电荷守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)+c(OH－))，又c(H＋)＝c(OH－)，则c(Na＋)＝c(CH3COO－)；点③溶液中的溶质为0.002 mol CH3COONa，离子浓度大小关系为c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)。
答案：D
8．解析：根据电荷守恒，pH＝7的溶液中，c(Na＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)，故A正确；根据电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，c(Na＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)－c(H＋)，E点溶液中c(A2－)＝c(HA－)，c(OH－)＜c(H＋)，所以c(Na＋)－c(HA－)＝c(HA－)＋c(A2－)＋c(OH－)－c(H＋)＜0.10 mol·L－1，故B正确；根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)＋c(OH－)，c(Na＋)＝0.10 mol·L－1，即c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝c(Na＋)，所以c(H＋)＋c(H2A)＝c(OH－)＋c(A2－)，故C正确；根据图像pH＝2的溶液中，c(H2A)＋c(A2－)＜c(HA－)，故D错误。
答案：D
9．解析：H2A属于二元弱酸，加入NaOH固体调节pH，反应的先后顺序是H2A＋NaOH===NaHA＋H2O，NaHA＋NaOH===Na2A＋H2O，①代表的H2A，②代表的是HA－，③代表的是A2－。A项，根据图像，pH＝3时，浓度大小顺序是c(HA－)＞c(A2－)＞c(H2A)，正确；B项，根据物料守恒，有c(HA－)＋c(A2－)＋c(H2A)＝0.1 mol·L－1，正确；C项，pH在3→6的过程中，HA－浓度降低，A2－浓度升高，即发生反应HA－＋OH－===A2－＋H2O，正确；D项，根据电荷守恒，c(H＋)＋c(Na＋)＝c(HA－)＋c(OH－)＋2c(A2－)，错误。
答案：D
10．解析：A项，点①的溶液中存在电荷守恒为c(OH－)＋c(CN－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，而且c(OH－)>c(H＋)，点②所示溶液中的电荷守恒为c(OH－)＋c(CH3COO－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，而且c(OH－)c(CN－)，错误；B项，点③中pH＝7，则c(OH－)＝c(H＋)，则点③中c(Na＋)＝c(CH3COO－)>c(H＋)＝c(OH－)，错误；C项，点①的溶液中存在物料守恒：c(HCN)＋c(CN－)＝2c(Na＋)，点②所示溶液中的物料守恒：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝2c(Na＋)，二者中钠离子浓度相同，则c(HCN)＋c(CN－)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)，即c(CH3COO－)－c(CN－)＝c(HCN)－c(CH3COOH)，正确。
答案：C