2024届高考化学一轮复习专题8第41讲溶液中粒子浓度比较的分点突破能力学案
展开同一溶液中不同粒子浓度比较
1.理解“两大理论”,构建思维基点
(1)电离理论——弱电解质的电离是微弱的
①弱电解质的电离是微弱的,电离产生的粒子都非常少,同时还要考虑水的电离。
②多元弱酸的电离是分步进行的,且主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如H2S溶液中c(HS-)≫c(S2-)。
(2)水解理论——弱电解质离子的水解是微弱的
①弱电解质离子的水解损失是微量的(水解相互促进的除外),由于水的电离,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c(H+)>c(NH3·H2O)。
②多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,且主要是第一步水解。如Na2CO3溶液中c(HCOeq \\al(-,3))≫c(H2CO3)。
2.领悟“三种守恒”,明确等量关系
(1)电荷守恒
电荷守恒是指溶液必须保持电中性,即溶液中所有阳离子的电荷总浓度等于所有阴离子的电荷总浓度。如Na2CO3和NaHCO3的混合液中:c(Na+)+
c(H+)===2c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(OH-)。
(2)元素质量守恒(物料守恒)
物质中某元素的质量在变化前后是守恒的,如Na2CO3溶液中:c(Na+)=2[c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)]。
(3)质子守恒:可以利用电荷守恒和元素质量守恒推导确定。如Na2CO3溶液中:根据c(Na+)+c(H+)=2c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(OH-)和c(Na+)=2[c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)]推出:c(OH-)=2c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H+)。
单一溶液中粒子浓度比较
单一溶液中粒子浓度关系思维模板
[模板一] MCl溶液(MOH为弱碱)
(1)浓度关系:c(Cl-)>c(M+)>c(H+)>c(MOH)>c(OH-)。
(2)电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(H+)+c(M+)。
(3)物料守恒:c(Cl-)=c(M+)+c(MOH)。
[模板二] Na2R溶液(H2R为二元弱酸)
(1)浓度关系:c(Na+)>c(R2-)>c(OH-)>c(HR-)>c(H+)。
(2)电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(R2-)+c(HR-)+c(OH-)。
(3)物料守恒:c(Na+)=2[c(R2-)+c(HR-)+c(H2R)]。
[模板三] NaHR溶液(H2R为二元弱酸)
(1)浓度关系eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①pH<7:cNa+>cHR->cH+>cR2->cOH->cH2R,②pH>7:cNa+>cHR->cOH->cH2R>cH+>cR2-))
(2)电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HR-)+2c(R2-)+c(OH-)。
(3)物料守恒:c(Na+)=c(HR-)+c(H2R)+c(R2-)。
1.(2022·湖北选择性考试)根据酸碱质子理论,给出质子(H+)的物质是酸,给出质子的能力越强,酸性越强。已知:N2Heq \\al(+,5)+NH3===NHeq \\al(+,4)+N2H4,N2H4+CH3COOH===N2Heq \\al(+,5)+CH3COO-,下列酸性强弱顺序正确的是( )
A.N2Heq \\al(+,5)>N2H4>NHeq \\al(+,4)
B.N2Heq \\al(+,5)>CH3COOH>NHeq \\al(+,4)
C.NH3>N2H4>CH3COO-
D.CH3COOH>N2Heq \\al(+,5)>NHeq \\al(+,4)
D [根据复分解反应的规律,强酸能制得弱酸,根据酸碱质子理论,给出质子(H+)的物质是酸,则反应N2H4+CH3COOH===N2Heq \\al(+,5)+CH3COO-中,酸性:CH3COOH>N2Heq \\al(+,5),反应N2Heq \\al(+,5)+NH3===NHeq \\al(+,4)+N2H4中,酸性:N2Heq \\al(+,5)>NHeq \\al(+,4),故酸性:CH3COOH>N2Heq \\al(+,5)>NHeq \\al(+,4),答案选D。]
2.(2022·浙江6月选考)25 ℃时,向20 mL浓度均为0.1 ml·L-1的盐酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaOH溶液(醋酸的Ka=1.8×
10-5;用0.1 ml·L-1的NaOH溶液滴定20 mL等浓度的盐酸,滴定终点的pH突跃范围4.3~9.7)。下列说法不正确的是( )
A.恰好中和时,溶液呈碱性
B.滴加NaOH溶液至pH=4.3的过程中,发生反应的离子方程式为:H++OH-===H2O
C.滴定过程中,c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.pH=7时,c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
B [A.恰好中和时,生成氯化钠溶液和醋酸钠溶液,其中醋酸根离子会水解,溶液显碱性,A正确;B.滴加NaOH溶液至pH=4.3的过程中,若只发生反应的离子方程式: H++OH-===H2O,则滴加NaOH溶液的体积为20 mL,则根据电离常数,0.1 ml·L-1的醋酸中,c(H+)≈c(CH3COO-)=eq \r(KacCH3COOH) =eq \r(0.05×1.8×10-5)=3×10-3.5 ml·L-1>1.0×10-4.3,故用氢氧化钠滴定的过程中,醋酸也参加了反应,则离子方程式为:H++OH-===H2O和CH3COOH+OH-===CH3COO-+H2O,B错误;C.滴定前盐酸和醋酸的浓度相同,故滴定过程中,根据物料守恒可知:c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),C正确;D.向20 mL浓度均为0.1 ml·L-1的盐酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.1
ml·L-1的NaOH溶液,当盐酸的体积为20 mL时,溶液为氯化钠和醋酸的混合溶液,显酸性,需要再滴加适量的氢氧化钠,当加入的NaOH溶液的体积为30 mL时,溶液为NaCl和等浓度的CH3COONa、CH3COOH,根据Ka=1.8×
10-5>Kh=eq \f(Kw,Ka)=eq \f(10-14,1.8×10-5)可知,此时溶液仍然呈酸性,需继续滴加NaOH溶液,故有ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Na+))>ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cl-))>ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3COO-))>ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3COOH)),D正确。]
3.(2021·天津等级考,T10)常温下,下列有关电解质溶液的叙述正确的是 ( )
A.在0.1 ml·L-1 H3PO4溶液中c(H3PO4)>c(H2POeq \\al(-,4))>c(HPOeq \\al(2-,4))>c(POeq \\al(3-,4))
B.在0.1 ml·L-1 Na2C2O4溶液中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2Oeq \\al(-,4))+c(C2Oeq \\al(2-,4))
C.在0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液中c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))=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(NHeq \\al(+,4))>
c(OH-)>c(H+)
A [B项,不符合电荷守恒,错误;C项,违背了C元素质量守恒,应为c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))=0.1 ml·L-1,错误;D项,违背了电荷守恒,应为c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),错误。]
混合溶液中粒子浓度比较
三种混合型溶液中粒子浓度关系思维模板
[模板一] MCl与MOH混合液[n(MCl)∶n(MOH)=1∶1](MOH为弱碱)
(1)大小关系eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①pH>7:cM+>cCl->cMOH>cOH->cH+,②pH<7:cMOH>cCl->cM+>cH+>cOH-))
(2)物料守恒:2c(Cl-)=c(M+)+c(MOH)。
[模板二] HR与NaR的混合液[n(HR)∶n(NaR)=1∶1](HR为弱酸)
(1)大小关系eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①pH<7:cR->cNa+>cHR>cH+>cOH-,②pH>7:cHR>cNa+>cR->cOH->cH+))
(2)物料守恒:2c(Na+)=c(R-)+c(HR)。
4.(2020·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( )
A.NaHCO3Na2CO3混合溶液(pH=10.30):c(Na+)>c(COeq \\al(2-,3))>c(HCOeq \\al(-,3))>
c(OH-)
B.氨水NH4Cl混合溶液(pH=9.25):c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(NH3·H2O)+
c(OH-)
C.CH3COOHCH3COONa混合溶液(pH=4.76):c(Na+)>c(CH3COOH)
>c(CH3COO-)>c(H+)
D.H2C2O4NaHC2O4混合溶液(pH=1.68,H2C2O4为二元弱酸):c(H+)+c(H2C2O4)=c(Na+)+c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-)
D [A项,等浓度的NaHCO3和Na2CO3,COeq \\al(2-,3)的水解程度比HCOeq \\al(-,3)的大,所以溶液中c(HCOeq \\al(-,3))>c(COeq \\al(2-,3)),错误;B项,电荷守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=
c(Cl-)+c(OH-),物料守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=2c(Cl-),pH=9.25,溶液显碱性,说明NH3·H2O的电离程度大于NHeq \\al(+,4)的水解程度,c(NHeq \\al(+,4))> c(NH3·H2O),结合物料守恒有c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O),则结合电荷守恒有c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)>c(NH3·H2O)+c(OH-),错误;C项,电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液显酸性,则c(Na+)
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10 mL时,c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20 mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20 mL,c(NHeq \\al(+,4))
6.常温下,用0.10 ml·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 ml·L-1 CH3COOH溶液和HCN溶液所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)
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+)
C [A项,由起点可知,酸性CH3COOH>HCN,①、②两点所示溶液中c(CH3COO-)>c(CN-),错误;B项,点④溶液中恰好生成了CH3COONa,c(CH3COO-)>c(OH-),错误;C项,根据物料守恒,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(CN-)+c(HCN),正确;D项,②、③点所示溶液均存在电荷守恒
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),③点溶液中c(H+)=c(OH-),
c(CH3COO-)>c(CH3COOH),c(CH3COO-)+c(OH-)>c(CH3COOH)+c(H+),错误。]
7.(2021·连云港一模)298 K下,将Vb mL 0.1 ml·L-1 MOH溶液与Va mL 0.1 ml·L-1 HR溶液按Va+Vb=100混合,测得Va、Vb与混合溶液pH的关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.代表Va变化的是曲线Ⅱ
B.电离平衡常数:Kb(MOH)>Ka(HR)
C.pH=7的混合溶液中存在:3c(M+)+c(H+)=3c(R-)+c(OH-)
D.N点溶液中存在:c(HR)=c(OH-)+c(MOH)+c(H+)
D [A.横坐标的起点pH小于7,溶液显酸性,此时只加入一种溶液,应为酸溶液,曲线Ⅱ表示HR溶液,故代表Va变化的是曲线Ⅱ,故A正确;B.由图像可知,曲线的交点表示酸溶液和碱溶液的体积相等,此时二者恰好反应生成MR溶液,此时溶液显碱性,故电离平衡常数:Kb(MOH)>Ka(HR),故B正确;C.pH=7的混合溶液显中性,则c(H+)=c(OH-),又存在电荷守恒c(M+)+c(H+)=c(R-)+c(OH-),故c(M+)=c(R-),则3c(M+)+c(H+)=3c(R-)+c(OH-),故C正确;D.当Vb=100时,溶液的pH小于13,故MOH为弱碱,由B项分析可知,两曲线的交点为N点,此时为MR溶液,溶液中存在质子守恒:c(HR) +c(H+)=c(OH-)+c(MOH),故D错误。]
混合溶液中粒子浓度分析的一般思路
不同溶液中同一粒子浓度比较
不同溶液中同种粒子浓度比较思路
[示例] 25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液中:
①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4、④(NH4)2SO4、⑤(NH4)2Fe(SO4)2,c(NHeq \\al(+,4))由大到小的顺序为⑤>④>③>①>②。分析流程为
分组eq \(―――――→,\s\up9(化学式中),\s\d8(NH\\al(+,4)的数目))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①②③\(――――→,\s\up9(选参照物),\s\d8(①NH4Cl))\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(②相当于在①的基础,上促进NH\\al(+,4)的水解,③相当于在①的基础,上抑制NH\\al(+,4)的水解)),④⑤\(――――→,\s\up9(选参照物),\s\d8(④NH42SO4))⑤相当于在④的基础,上抑制NH\\al(+,4)的水解))
1.(2022·宁德模拟)有4种混合溶液,分别由等体积 0.1 ml·L-1的两种溶液混合而成:①NH4Cl与CH3COONa(混合溶液呈中性)、②NH4Cl 与HCl、③NH4Cl与NaCl、④NH4Cl与NH3·H2O(混合溶液呈碱性)。下列各项排序正确的是( )
A.pH:②<①<③<④
B.溶液中c(H+):①<③<②<④
C.c(NHeq \\al(+,4)):①<③<②<④
D.c(NH3·H2O):①<③<④<②
C [A项,④呈碱性,①呈中性,③呈弱酸性,②呈强酸性,pH:②<③<①<④,错误;B项,溶液中c(H+):④<①<③<②,错误;D项,c(NH3·H2O):②<③<①<④,错误。]
2.(1)相同浓度的下列溶液中:①Na2CO3、②NaHCO3、③(NH4)2CO3、④NH4HCO3中c(COeq \\al(2-,3))由大到小的顺序为____________________(填序号)。
(2)相同浓度的下列溶液中:①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH,c(CH3COO-)由大到小的顺序是____________________。
(3)c(NHeq \\al(+,4))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)①>③>②>④
(2)②>①>③
(3)④>②>③>①
1.(2018·江苏高考)H2C2O4为二元弱酸,Ka1 (H2C2O4 )=5.4×10-2,Ka2 (H2C2O4 ) =5.4×10-5,设H2C2O4溶液中c(总)=c(H2C2O4)+c(HC2Oeq \\al(-,4)) +c(C2Oeq \\al(2-,4))。室温下用NaOH溶液滴定25.00 mL 0.100 0 ml·L-1 H2C2O4溶液至终点。滴定过程得到的下列溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )
A.0.100 0 ml·L-1 H2C2O4溶液:c(H+ )=0.100 0 ml·L-1+c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-)-c(H2C2O4)
B.c(Na+ )=c(总)的溶液:c(Na+ )>c(H2C2O4 )>c(C2Oeq \\al(2-,4))>c(H+ )
C.pH=7的溶液:c(Na+ ) =0.100 0 ml·L-1+c(C2Oeq \\al(2-,4))-c(H2C2O4)
D.c(Na+ )=2c(总)的溶液:c(OH-)-c(H+)=c(H2C2O4)+c(HC2Oeq \\al(-,4))
A [A.H2C2O4溶液中的电荷守恒为c(H+)=c(HC2Oeq \\al(-,4))+2c(C2Oeq \\al(2-,4))+
c(OH-),0.100 0 ml·L-1 H2C2O4溶液中0.100 0 ml/L=c(H2C2O4)+c(HC2Oeq \\al(-,4))+c(C2Oeq \\al(2-,4)),两式整理得c(H+)=0.100 0 ml/L-c(H2C2O4)+c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-),A项正确;B.c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为NaHC2O4,HC2Oeq \\al(-,4)既存在电离平衡又存在水解平衡,HC2Oeq \\al(-,4)水解的离子方程式为HC2Oeq \\al(-,4)+H2OH2C2O4+OH-,HC2Oeq \\al(-,4)水解常数Kh=eq \f(cH2C2O4·cOH-,cHC2O\\al(-,4))=eq \f(cH2C2O4·cOH-·cH+,cHC2O\\al(-,4)·cH+)=eq \f(Kw,Ka1H2C2O4)=eq \f(1×10-14,5.4×10-2)=1.85×10-13
c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HC2Oeq \\al(-,4))+2c(C2Oeq \\al(2-,4))=c(总)+c(C2Oeq \\al(2-,4))-c(H2C2O4),由于溶液体积变大,c(总)<0.100 0 ml/L,c(Na+)<0.100 0 ml/L+c(C2Oeq \\al(2-,4))-c(H2C2O4),C项错误;D.c(Na+)=2c(总)时溶液中溶质为Na2C2O4,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(HC2Oeq \\al(-,4))+2c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(OH-),物料守恒为c(Na+)=2[c(H2C2O4) +c(HC2Oeq \\al(-,4))+c(C2Oeq \\al(2-,4))],两式整理得c(OH-)-c(H+)=2c(H2C2O4)+c(HC2Oeq \\al(-,4)),D项错误。]
2.(2022·浙江1月选考,T23)某同学在两个相同的特制容器中分别加入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pH计和压力传感器检测,得到如下曲线:
下列说法正确的是( )
A.图中甲、丁线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸
B.当滴加盐酸的体积为V1 mL时(a点、b点),所发生的反应用离子方程式表示为HCOeq \\al(-,3)+H+===CO2↑+H2O
C.根据pHV(HCl)图,滴定分析时,c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(H2CO3)-c(COeq \\al(2-,3))=c(OH-)-
c(H+)
C [由图可知,丙曲线表示加入盐酸即放出气体,则乙、丙线表示的是向NaHCO3溶液中加盐酸;丁曲线加入一定量盐酸后产生气体,则甲、丁线表示向Na2CO3溶液中加盐酸,A错误;由图知b点时还没产生气体,离子方程式应为HCOeq \\al(-,3)+H+===H2CO3,B错误;根据质子守恒,Na2CO3溶液中满足2c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H+)=c(OH-),D错误。]
3.(2017·江苏高考)常温下,Ka(HCOOH)=1.77×10-4,Ka(CH3COOH)=1.75×10-5,Kb(NH3·H2O) =1.76×10-5,下列说法正确的是( )
A.浓度均为0.1 ml·L-1的 HCOONa和NH4Cl 溶液中阳离子的物质的量浓度之和相等
B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的HCOOH和CH3COOH溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等
C.0.2 ml·L-1 HCOOH与0.1 ml·L-1 NaOH 等体积混合后的溶液中:c(HCOO-)+c(OH-)=c(HCOOH)+c(H+)
D.0.2 ml·L-1 CH3COONa与0.1 ml·L-1盐酸等体积混合后的溶液中(pH<7):c(CH3COO-)>c(Cl- )>c(CH3COOH)>c(H+)
D [A.由电荷守恒可知,甲酸钠溶液中存在c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCOO-),氯化铵溶液中存在c(H+)+c(NHeq \\al(+,4))=c(OH-)+c(Cl-)。由于在常温下氨水的Kb小于甲酸的Ka,铵根离子的水解程度大于甲酸根离子的水解程度,氯化铵溶液中c(OH-)小于甲酸钠溶液中c(H+),Cl-和Na+都不水解,c(Cl-)=
c(Na+),所以A不正确;由甲酸和乙酸的电离常数可知,甲酸的酸性较强,所以pH为3的两种溶液中,物质的量浓度较大的是乙酸,等体积的两溶液中,乙酸的物质的量较大,用同浓度的氢氧化钠溶液中和这两种溶液,乙酸消耗的氢氧化钠溶液较多,B错误;C.两溶液等体积混合后得到甲酸和甲酸钠的混合液,由电荷守恒得c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HCOO-),由物料守恒得2c(Na+)=c(HCOOH)+c(HCOO-),联立两式可得2c(H+)+c(HCOOH)=2c(OH-)+c(HCOO-),C错误;D.两溶液等体积混合后,得到物质的量浓度相同的乙酸、乙酸钠和氯化钠的混合液,由于溶液pH<7,所以溶液中乙酸的电离程度大于乙酸根的水解程度,氯离子不水解,乙酸的电离程度很小,所以c(CH3COO-)>
c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+),D正确。]
4.(2021·福建选择性考试,T10)如图为某实验测得0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。下列说法正确的是 ( )
A.a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小
B.a点时,Kw
D.ab段,pH减小说明升温抑制了HCOeq \\al(-,3)的水解
A [Kw=c(H+)c(OH-),随着温度的升高,Kw增大;a点、c点的pH相同,即氢离子浓度相同,但是c(OH-)不同,c点的Kw大,所以a点溶液的c(OH-)比c点溶液的小,故A正确;碳酸氢钠溶液中存在电离平衡和水解平衡,根据图示可知,碳酸氢钠溶液显碱性,水解过程大于电离过程,Kh=eq \f(Kw,Ka1)>Ka2,所以Kw>Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3),故B错误;b点溶液显碱性,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-),由于c(H+)
5.(2021·浙江6月选考,T23)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( )
A.由a点可知:NaHCO3溶液中HCOeq \\al(-,3)的水解程度大于电离程度
B.a→b→c过程中:c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)逐渐减小
C.a→d→e过程中:c(Na+)
C [a点溶质为NaHCO3,此时溶液呈碱性,HCOeq \\al(-,3)在溶液中电离使溶液呈酸性,HCOeq \\al(-,3)在溶液中水解使溶液呈碱性,由此可知,NaHCO3溶液中HCOeq \\al(-,3)的水解程度大于电离程度,故A正确;由电荷守恒可知,a→b→c过程溶液中c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),滴加NaOH溶液的过程中
c(Na+)保持不变,c(H+)逐渐减小,因此c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)逐渐减小,故B正确;由物料守恒可知,a点溶液中c(Na+)=c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))+c(H2CO3),向NaHCO3溶液中滴加盐酸过程中有CO2逸出,因此a→d→e过程中c(Na+)>
c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))+c(H2CO3),故C错误;c点溶液中c(H+)+c(Na+)=(0.05+10-11.3)ml·L-1,e点溶液体积增大1倍,此时溶液中c(H+)+c(Na+)=(0.025+10-4.3)ml·L-1,因此x>y,故D正确。]
课时分层作业(四十一)
溶液中粒子浓度比较的分点突破
1.常温下,下列说法不正确的是( )
A.0.2 ml·L-1的NaHCO3溶液中:c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(OH-)>c(H+)
B.0.02 ml·L-1的NaOH溶液与0.04 ml·L-1的NaHC2O4溶液等体积混合:2c(OH-)+c(C2Oeq \\al(2-,4))=c(HC2Oeq \\al(-,4))+2c(H+)
C.叠氮酸(HN3)与醋酸酸性相近,0.1 ml·L-1 NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(Neq \\al(-,3))>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(NHeq \\al(+,4))=c(Cl-)
B [NaHCO3溶液呈碱性,溶液中离子浓度关系为c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>
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(C2Oeq \\al(2-,4))+c(HC2Oeq \\al(-,4))=c(Na+)+c(H+),根据物料守恒得:2c(Na+)=3[c(C2Oeq \\al(2-,4))+c(HC2Oeq \\al(-,4))+c(H2C2O4)],消去c(Na+),得:2c(OH-)+c(C2Oeq \\al(2-,4))=c(HC2Oeq \\al(-,4))+3c(H2C2O4)+2c(H+),B项错误;NaN3为强碱弱酸盐,Neq \\al(-,3)水解使溶液呈碱性,c(Na+)>c(Neq \\al(-,3))>c(OH-)>c(H+),C项正确;根据电荷守恒得:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),pH=7,则c(OH-)=c(H+),故c(NHeq \\al(+,4))=c(Cl-),D项正确。]
2.电位滴定是利用溶液电位突变指示终点的滴定法。在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位(ERC)也产生了突跃,进而确定滴定终点的位置。常温下,用c ml·L-1盐酸标准溶液测定V mL某纯碱样品溶液中NaHCO3的含量(其他杂质不参与反应),电位滴定曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.水的电离程度:a>b>c
B.a点溶液中存在关系:c(Na+)=2c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+2c(H2CO3)
C.V mL该纯碱样品溶液中含有NaHCO3的质量为0.084c g
D.c点指示的是第二滴定终点,b到c过程中存在c(Na+)
3.常温下,下列溶液中,有关微粒的物质的量浓度关系不正确的是( )
A.0.1 ml·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液:c(SOeq \\al(2-,4))>c(NHeq \\al(+,4))>c(Fe2+)>c(H+)
B.将10 mL 0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液逐滴滴加到10 mL 0.1 ml·L-1盐酸中:c(Na+)>c(Cl-)>c(COeq \\al(2-,3))>c(HCOeq \\al(-,3))
C.0.01 ml·L-1 NaOH溶液与等体积pH=2的醋酸混合后的溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
D.0.1 ml·L-1 NaHCO3溶液:c(H+)+2c(H2CO3)=c(OH-)+c(COeq \\al(2-,3))
D [溶液中存在电荷守恒和元素质量守恒,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=2c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(OH-),根据元素质量守恒得c(Na+)=c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3),所以得c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(COeq \\al(2-,3)),故D错误。]
4.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1 L 0.5 ml/L CH3COOH溶液中含有的氢离子数为0.05NA
B.25 ℃时,向1 L 0.5 ml/L的CH3COONa溶液中加入CH3COOH溶液至混合溶液呈中性,则混合溶液中CH3COO-的数目为0.5NA
C.1 L 0.1 ml/L的NaHCO3溶液中HCOeq \\al(-,3)和COeq \\al(2-,3)离子数之和为0.1NA
D.密闭容器中2 ml NO与1 ml O2充分反应,产物的分子数为2NA
B [A.醋酸为弱酸,故0.1 L 0.5 ml/L CH3COOH溶液中含有的氢离子数小于0.05NA,A错误;B.25 ℃时,1 L 0.5 ml/L的CH3COONa溶液中钠离子为0.5 ml,加入CH3COOH溶液至混合溶液呈中性,则根据电荷守恒可知,
c(Na+)=c(CH3COO-),则混合溶液中CH3COO-的数目与钠离子数目相同,均为0.5NA,B正确;C.根据物料守恒可知,1 L 0.1 ml/L的NaHCO3溶液中HCOeq \\al(-,3)、COeq \\al(2-,3)、H2CO3三种微粒的数目等于钠离子的数目,为0.1NA,C错误;D.一氧化氮与氧气生成二氧化氮,二氧化氮部分转化为四氧化二氮,故产物的分子数为小于2NA,D错误。]
5.下列液体均处于25 ℃,有关叙述正确的是( )
A.某物质的溶液pH<7,则该物质一定是酸或弱酸强碱盐
B.pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na+)<
c(CH3COO-)
C.AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
D.1.0×10-3 ml/L盐酸的pH=3.0,1.0×10-8 ml/L盐酸的pH=8.0
B [A.某物质的溶液pH<7,该溶液呈酸性,该物质可能为酸式盐,如硫酸氢钠、亚硫酸氢钠,不一定是酸或强酸弱碱盐,选项A错误;B.pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),pH=5.6,则c(H+)>c(OH-),所以c(Na+)<c(CH3COO-),选项B正确;C.AgCl 在溶液中存在溶解平衡,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),CaCl2和NaCl溶液浓度相同,即CaCl2溶液中c(Cl-)是NaCl溶液中c(Cl-)的二倍,CaCl2溶液中c(Cl-)大,使AgCl 的溶解平衡向逆反应方向移动的程度大,所以AgCl在CaCl2溶液中的溶解度比在NaCl溶液中的溶解度小,选项C错误;D.1.0×
10-8 ml/L盐酸的pH<7,不可能等于8,选项D错误。]
6.联氨(N2H4)是一种二元弱碱,有N2H4+H2O
N2Heq \\al(+,5)+OH- Kb1=3×10-6;N2Heq \\al(+,5)+H2ON2Heq \\al(2+,6)+OH- Kb2=7.6×10-15
室温下,用0.1 ml·L-1 HCl溶液滴定10 mL 0.1 ml·L-1的联氨(N2H4)水溶液。滴定过程中溶液的pOH变化如图所示,且M点pOH=7(已知lg 3≈0.48),则下列判断正确的是 ( )
A.滴定起点的pOH=3
B.若M点pOH=7时,则有c(N2Heq \\al(+,5))=c(Cl-)
C.N点含氮微粒的大小关系为c(N2Heq \\al(+,5))>c(N2H4)>c(N2Heq \\al(2+,6))
D.图中各点对应的Kb2关系为Kb2(M)
7.下列表述中,说法正确的是( )
A.用广范pH试纸测得某溶液的pH为2.3
B.pH=8.3的NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3))
C.如果Na2Y的水溶液显中性,该溶液中一定没有电离平衡
D.0.2 ml/L醋酸溶液加水稀释,电离程度增大,c(H+)一定增大
B [A.广范pH试纸的精确值为1,不能测出小数部分,故A错误;B.NaHCO3溶液pH=8.3,说明碳酸氢根的水解程度大于电离程度,则c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3)),所以溶液中离子浓度大小为:c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3)),故B正确;C.在任何水溶液中都存在水的电离平衡,故C错误;D.加水稀释,弱电解质的电离程度增大,但溶液中c(H+)会由于加水稀释而减小,故D错误。]
8.25 ℃时,按下表配制两份溶液。
下列说法错误的是 ( )
A.溶液Ⅰ中,c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
B.Ⅰ和Ⅱ的pH相差1.0,说明eq \f(KaHA,KaHB)=10
C.混合Ⅰ和Ⅱ:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(OH-)
D.混合Ⅰ和Ⅱ:c(HA)>c(HB)
B [溶液Ⅰ中,c(A-)≈c(HA),故Ka(HA)=eq \f(cA-·cH+,cHA)≈c(H+),同理溶液Ⅱ中,Ka(HB)≈c(H+),eq \f(KaHA,KaHB)=eq \f(10-5,10-4)=0.1,B项错误。]
9.(1)相同条件下,0.1 ml/L NH4Al(SO4)2中的c(NHeq \\al(+,4))________0.1 ml/L NH4HSO4中的c(NHeq \\al(+,4))(填“等于”“大于”或“小于”)。
(2)如图所示是0.1 ml/L电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 ml/L NH4Al(SO4)2的pH随温度变化的曲线是________(填字母),导致pH随温度变化的原因是___________________________________
____________________________________________________________________;
②20 ℃时,0.1 ml/L NH4Al(SO4)2中2c(SOeq \\al(2-,4))-c(NHeq \\al(+,4))-3c(Al3+)=________。
[解析] (1)NH4Al(SO4)2与NH4HSO4中的NHeq \\al(+,4)均发生水解,NH4Al(SO4)2中Al3+水解呈酸性抑制NHeq \\al(+,4)的水解,HSOeq \\al(-,4)电离出的H+同样抑制NHeq \\al(+,4)的水解,但HSOeq \\al(-,4)电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NHeq \\al(+,4)水解程度比NH4Al(SO4)2中的小。 (2)①NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度其水解程度增大,pH减小,符合的曲线为Ⅰ。②根据电荷守恒,可以求出2c(SOeq \\al(2-,4))-c(NHeq \\al(+,4))-3c(Al3+)=c(H+)-c(OH-)=10-3 ml/L,c(OH-)太小,可忽略。
[答案] (1)小于 (2)①Ⅰ NH4Al(SO4)2水解,溶液呈酸性,升高温度使其水解程度增大,pH减小 ②10-3 ml/L
10.25 ℃时,有浓度均为0.1 ml·L-1的下列4种溶液:
①NaCN溶液 ②NaOH溶液 ③CH3COONa溶液 ④Na2CO3溶液
(1)H3PO2是一元中强酸,具有较强的还原性。写出其电离方程式____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)上述4种溶液pH最小的是________(填序号),其中②由水电离的H+浓度为________ml/L。
(3)①中各离子浓度由大到小的顺序是________。
(4)现有浓度为0.02 ml/L的HCN溶液与0.01 ml/L NaOH溶液等体积混合后(忽略体积变化),测得c(Na+)>c(CN-),下列关系正确的是________(填字母)。
A.c(H+)>c(OH-)
B.c(H+)<c(OH-)
C.c(H+)+c(HCN)=c(OH-)
D.c(HCN)+c(CN-)=0.01 ml/L
(5)25 ℃时,测得HCN和NaCN的混合溶液的pH=11,则eq \f(cHCN,cCN-)约为________(计算结果保留两位小数)。向NaCN溶液中通入少量CO2,则发生反应的离子方程式为_____________________________________________________
___________________________________________________________________。
(6)已知t ℃时,Kw=1×10-13,则t ℃________25 ℃(填“>”“<”或“=”)。在t ℃时将pH=11的NaOH溶液a L与pH=1的H2SO4溶液b L混合(忽略混合后溶液体积的变化),若所得混合溶液的pH=2,则eq \f(a,b)=________。
(7)25 ℃时,若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合之前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是________。
[解析] (1)H3PO2是一元中强酸,在水溶液中不完全电离,电离方程式为H3PO2H++H2POeq \\al(-,2)。(2)氢氧化钠属于强碱,完全电离,相同浓度的溶液中碱性最强;NaCN、CH3COONa和Na2CO3属于强碱弱酸盐,水解后溶液呈碱性,弱酸的电离常数越小,对应酸根的水解程度越大,其盐的水溶液碱性越强,电离常数:HCOeq \\al(-,3)
10-a=1×10b-14,101-a=10b-14,即1-a=b-14,则a+b=15,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是pH1+pH2=15。
[答案] (1)H3PO2H++H2POeq \\al(-,2) (2)③ 1.0×10-13 (3)c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+) (4)BD (5)0.02 CN-+CO2+H2O===HCN+HCOeq \\al(-,3) (6)> eq \f(9,2) (7)pH1+pH2=15一元弱酸溶液
加入的NaOH溶液
混合后所得溶液
HA 10.0 mL0.20 ml·L-1
5.0 mL0.20 ml·L-1
溶液ⅠpH=5.0
HB 10.0 mL0.20 ml·L-1
5.0 mL0.20 ml·L-1
溶液ⅡpH=4.0
HCN
H2CO3
CH3COOH
Ka=4.9
×10-10
Ka1=4.4×10-7
Ka2=4.7×10-11
Ka=1.75
×10-5
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