2024版新教材高考化学全程一轮总复习第八章水溶液中的离子平衡第29讲溶液中“粒子”浓度关系学生用书

第29讲　溶液中“粒子”浓度关系复 习 目 标1．理解电解质溶液中的电离平衡和水解平衡。2.掌握溶液中各组分之间的守恒关系与大小比较。3．学会分析不同类型图像中各离子浓度之间的关系。考点一　“粒子”浓度关系判断必备知识整理1.理解两大平衡，树立微弱意识(1)电离平衡——建立电离过程是微弱的意识弱电解质(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。如在稀醋酸溶液中存在：CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋，H2O⇌OH－＋H＋，溶液中粒子浓度由大到小的顺序：c(CH3COOH)＞c(H＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)。(2)水解平衡——建立水解过程是微弱的意识弱酸根离子或弱碱阳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溶液中存在：CH3COONa===CH3COO－＋Na＋，CH3COO－＋H2O⇌CH3COOH＋OH－，H2O⇌H＋＋OH－，溶液中，c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(CH3COOH)＞c(H＋)。2．巧用守恒思想，明确定量关系(1)电荷守恒电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。如NaHCO3溶液中电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝)。(2)物料守恒电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其他离子或分子，但离子或分子中某种特定元素原子的总数不变，符合原子守恒。如NaHCO3溶液中，n(Na＋)∶n(C原子)＝1∶1，因，以及电离：，C元素的存在形式有3种，即、H2CO3、，由n(Na＋)∶n(C原子)＝1∶1，得c(Na＋)＝)＋c(H2CO3)。(3)质子守恒电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H＋)的物质的量相等。例如：①在Na2CO3溶液中：质子守恒：c(OH－)＝)＋2c(H2CO3)。②在NaHCO3溶液中：质子守恒：c(H＋)＋c(H2CO3)＝)。另外，质子守恒式可以由电荷守恒式和物料守恒式推导得出。以KHS溶液为例，电荷守恒式为c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HS－)＋2c(S2－)①，物料守恒式为c(K＋)＝c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)②，由①－②消去没有参与变化的K＋得质子守恒式：c(H＋)＋c(H2S)＝c(OH－)＋c(S2－)。对点题组训练题组一　单一溶液中的粒子浓度关系1．HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸，在0.1 mol·L－1NaA溶液中，离子浓度关系正确的是(　　)A．c(Na＋)＞c(A－)＞c(H＋)＞c(OH－)B．c(Na＋)＞c(OH－)＞c(A－)＞c(H＋)C．c(Na＋)＋c(OH－)＝c(A－)＋c(H＋)D．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)2．室温下，下列指定溶液中微粒的浓度关系正确的是(　　)A．0.1 mol·L－1 (NH4)2SO4溶液：)＞c(H＋)＞c(OH－)B．0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液：c(OH－)＝)＋c(H2CO3)C．0.1 mol·L－1明矾溶液：)＞c(K＋)＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)D．0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液：c(Na＋)＝)题组二　混合溶液中微粒浓度大小比较3．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c(CH3COO－)>c(Na＋)，对该溶液的下列判断正确的是(　　)A．c(H＋)>c(OH－)B．c(CH3COO－)＝0.1 mol·L－1C．c(CH3COOH)>c(CH3COO－)D．c(CH3COO－)＋c(OH－)＝0.1 mol·L－14．室温下，取20 mL 0.1 mol·L－1某二元酸H2A，滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液。已知：H2A===H＋＋HA－，HA－⇌H＋＋A2－。下列说法不正确的是(　　)A．0.1 mol·L－1 H2A溶液中有c(H＋)－c(OH－)－c(A2－)＝0.1 mol·L－1B．当滴加至中性时，溶液中c(Na＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)，用去NaOH溶液的体积小于10 mLC．当用去NaOH溶液体积10 mL时，溶液的pH＜7，此时溶液中有c(A2－)＝c(H＋)－c(OH－)D.当用去NaOH溶液体积20 mL时，此时溶液中有c(Na＋)＝2c(HA－)＋2c(A2－)题组三　不同溶液中同一离子浓度大小比较5．下列5种混合溶液，分别由0.1 mol·L－1的两种溶液等体积混合而成：①CH3COONa与NaHSO4，②CH3COONa与NaOH，③CH3COONa与NaCl，④CH3COONa与NaHCO3，⑤CH3COONa与NaHSO3。下列各项排序正确的是(　　)A．pH：②＞④＞⑤＞③＞①B．c(CH3COOH)：①＞③＞⑤＞④＞②C．c(CH3COO－)：②＞③＞④＞⑤＞①D．：①＞⑤＞③＞④＞②6．25℃时，相同物质的量浓度的下列溶液中：①NH4Cl、、、、)由大到小的顺序为________。考点二　对数图像中的粒子浓度关系必备知识整理将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取常用对数，即lg c(A)或lg 得到的粒子浓度对数图像。1．破解对数图像的数据(1)运算法则：lg ab＝lg a＋lg b、lg ＝lg a－lg b、lg 1＝0。(2)运算突破点：如lg ＝0的点有c(A)＝c(B)；lg c(D)＝0的点有c(D)＝1 mol·L－1。2．破解对数图像的步骤(1)识图像：观察横坐标、纵坐标的含义，看清每条曲线代表的粒子种类以及曲线的变化趋势，计算电离常数时应利用两种粒子浓度相等的点，如lg ＝0。(2)找联系：根据图像中的坐标含义和曲线的交点，分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。(3)想原理：涉及电离平衡常数，写出平衡常数表达式，在识图像、想原理的基础上，将图像与原理结合起来思考。(4)用公式：运用对数计算公式分析。对点题组训练题组　离子浓度与曲线关系图1．某浓度的二元弱酸H2B溶液在不同pH下，测得pC(M)变化如图所示，[已知：pC(M)＝－lg c(M)，M代指H2B或HB－或B2－]，下列说法正确的是(　　)A．曲线Ⅱ表示pC(HB－)与pH关系B．pH＝5时，c(HB－)＜c(B2－)＜c(H2B)C．由图像数据可以计算出的值D．在pH增大的过程中，c(H2B)、c(HB－)、c(B2－)三者浓度和先减小后增大2．常温下，二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液，所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示，下列说法错误的是(　　)A．曲线M表示pH与lg的变化关系B．Ka2(H2Y)＝10－4.3C．a点溶液中：c(H＋)－c(OH－)＝2c(Y2－)＋c(HY－)－c(K＋)D．交点c的溶液中：c(H2Y)＝c(Y2－)＞c(HY－)＞c(H＋)微点拨　常考对数图像关系的含义与变化规律考点三　分布系数曲线必备知识整理1.透析分布曲线　确定思维方向分布曲线是指以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。2.明确解题要领　快速准确作答(1)读“曲线”——每条曲线所代表的粒子及变化趋势；(2)“读浓度”——通过横坐标的垂线，可读出某pH时的粒子浓度；(3)“用交点”——交点是某两种粒子浓度相等的点，可计算电离常数K；(4)“可替换”——根据溶液中的元素质量守恒进行替换，分析得出结论。对点题组训练1.[2023·广东联合质量测评]已知H3RO4为三元弱酸。25 ℃时，某溶液中含R的含微粒分布分数(平衡时某微粒的浓度占所有微粒浓度之和的分数)随pH的变化关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)A．0.1 mol·L－1 NaH2RO4溶液的pH大于7B．溶液中存在＝10－4.78＋OH－的水解常数为10－2.50D．Na2HRO4溶液中存在：)2．常温下，将盐酸滴加到联氨(N2H4)的水溶液中，混合溶液中的微粒的物质的量分数δ(X)随－lg c(OH－)变化的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．反应的pK＝90(已知pK＝lg K)B．N2H5Cl溶液中存在：c(Cl－)＋c(OH－)＝)＋c(H＋)C．N2H5Cl溶液中c(H＋)>c(OH－)D．Kb1(N2H4)＝10－6新 情 境 新 高 考纯碱的水解平衡Na2CO3俗称纯碱，国际贸易中又名苏打或碱灰，是一种重要的有机化工原料，主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生产，还广泛用于生活洗涤、酸类中和和食品加工等。早在十八世纪，它就和硫酸、盐酸、硝酸、 烧碱并列为基础化工原料——三酸两碱之一。在日常生活中，苏打也有很多用途，比如它可以直接作为洗涤剂使用，在蒸馒头时加一些苏打，可以中和发酵过程中产生的酸性物质。[问题探究](1)你能证明Na2CO3溶液中存在水解平衡吗？________________________________________________________________________(2)向Na2CO3溶液中加入少量NaHCO3固体，平衡如何移动？的值如何变化？___________________________________(3)你能写出Na2CO3溶液中的质子守恒式吗？________________________________________________________________________(4)设计一个简单的实验，证明Na2CO3的水解反应是吸热反应。________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)已知常温下，H2CO3的电离常数Ka1＝4.2×10－7，Ka2＝5.6×10－11，通过计算判断0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液呈酸性还是呈碱性？________________________________________________________________________本讲真题研练1．[2022·江苏卷]一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1 mol·L－1KOH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＝)。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(　　)A．KOH吸收CO2所得到的溶液中：)B．KOH完全转化为K2CO3时，溶液中：c(OH－)＝)＋c(H2CO3)C．KOH溶液吸收CO2，c总＝0.1 mol·L－1溶液中：)D．题图所示的“吸收”“转化”过程中，溶液的温度下降2．[2022·浙江6月]25 ℃时，苯酚(C6H5OH)的Ka＝1.0×10－10，下列说法正确的是(　　)A．相同温度下，等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中，c(C6H5O－)>c(CH3COO－)B．将浓度均为0.10 mol·L－1的C6H5ONa和NaOH溶液加热，两种溶液的pH均变大C．25 ℃时，C6H5OH溶液与NaOH溶液混合，测得pH＝10.00，则此时溶液中c(C6H5O－)＝c(C6H5OH)D．25 ℃时，0.10 mol·L－1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体，水的电离程度变小3．[2021·湖南卷]常温下，用0.100 0 mol·L－1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L－1的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液，滴定曲线如图所示。下列判断错误的是(　　)A．该NaX溶液中：c(Na＋)>c(X－)>c(OH－)>c(H＋)B．三种一元弱酸的电离常数：Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)C．当pH＝7时，三种溶液中：c(X－)＝c(Y－)＝c(Z－)D．分别滴加20.00 mL盐酸后，再将三种溶液混合：c(X－)＋c(Y－)＋c(Z－)＝c(H＋)－c(OH－)4．[2021·全国乙卷]HA是一元弱酸，难溶盐MA的饱和溶液中c(M＋)随c(H＋)而变化，M＋不发生水解。实验发现，298 K时c2(M＋)～c(H＋)为线性关系，如图中实线所示。下列叙述错误的是(　　)A．溶液pH ＝ 4 时，B．MA的溶度积Ksp(MA)＝5.0×10－8C．溶液 pH ＝ 7 时，c(M＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)D．HA的电离常数Ka(HA)≈2.0×10－4第29讲　溶液中“粒子”浓度关系考点一对点题组训练1．解析：由题意可知，NaA溶液水解显碱性，则c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H＋)。水解是微弱的反应，因此水解生成的OH－浓度远小于未水解的A－浓度，A、B项错；电荷守恒表达式应为c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(A－)，C项错。答案：D2．解析：0.1 mol·L－1(NH4)2SO4溶液中铵根离子水解，溶液显酸性，但水解程度不大，则)＞c(H＋)＞c(OH－)，A错误；根据质子守恒，应是c(OH－)＝)＋2c(H2CO3)，B错误；明矾溶液中Al3＋发生水解，C正确；由元素质量守恒知)不应乘以2，D错误。答案：C3．解析：由电荷守恒：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，因c(CH3COO－)>c(Na＋)，则c(H＋)>c(OH－)；由元素质量守恒：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.2 mol·L－1，因c(CH3COO－)＞c(Na＋)＝0.1 mol·L－1，则c(CH3COO－)＞c(CH3COOH)。答案：A4．解析：0.1 mol·L－1 H2A溶液存在电荷守恒，其关系为c(H＋)＝c(OH－)＋2c(A2－)＋c(HA－)，因而c(H＋)－c(OH－)－c(A2－)＝c(A2－)＋c(HA－)＝0.1 mol·L－1，A项正确；若NaOH用去10 mL，反应得到NaHA溶液，由于HA－⇌H＋＋A2－，溶液显酸性，因而滴加至中性时，需要加入超过10 mL的NaOH溶液，B项错误；当用去NaOH溶液体积10 mL时，得到NaHA溶液，溶液的pHc(H2CO3)，也可能生成KHCO3，由于的水解很微弱，故此时溶液中)>c(H2CO3)，还可能生成K2CO3和KHCO3的混合物，同理，溶液中亦存在)>c(H2CO3)，错误；B项，K2CO3溶液中存在质子守恒c(OH－)＝)＋2c(H2CO3)，错误；C项，由于KOH溶液的浓度为0.1 mol·L－1，c总＝0.1 mol·L－1，即c(K＋)＝)，此等式为KHCO3溶液的物料守恒，故此时所得溶液为KHCO3溶液，存在水解平衡，电离平衡＋H＋，由)＝>Ka2可知的水解程度大于电离程度，故)，正确；D项，“吸收”时发生的反应和“转化”时发生的反应均为放热反应，故溶液的温度升高，错误。答案：C2．解析：苯酚的酸性比乙酸的弱，C6H5ONa的水解程度大于CH3COONa，若二者溶液的pH相等，则后者的浓度较大，c(C6H5O－)c(X－)>c(OH－)>c(H＋)，A判断正确；等浓度的NaX、NaY、NaZ三种溶液的pH大小关系：NaZ>NaY>NaX，根据“越弱越水解”可知，酸性：HX>HY>HZ，则电离常数关系：Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)，B判断正确；pH＝7时，根据电荷守恒，三种溶液分别存在c(Cl－)＋c(X－)＝c(Na＋)、c(Cl－)＋c(Y－)＝c(Na＋)、c(Cl－)＋c(Z－)＝c(Na＋)，由于三种一元酸的酸性强弱不同，则向其盐溶液中加入HCl的物质的量不同，则c(X－)、c(Y－)、c(Z－)三者不等，C判断错误；分别加入20.00 mL盐酸后，均恰好完全反应，三种溶液的溶质分别为HX与NaCl、HY与NaCl、HZ与NaCl，三种溶液混合后的溶液中存在电荷守恒：c(X－)＋c(Y－)＋c(Z－)＝c(H＋)－c(OH－)，D判断正确。答案：C4．解析：溶液pH＝4时c(H＋)＝1×10－4 mol·L－1，由图知，此时c2(M＋)＝7.5×10－8(mol·L－1)2，c(M＋)