第14讲 溶液中粒子浓度的判断-新高二化学暑假衔接讲义(人教版)
展开1.能根据电解质的电离与水解都是微弱的特征,判断给定溶液中有关微粒浓度的大小顺序。
2.能根据三个守恒——电荷守恒、物料守恒及水的电离守恒,判断溶液中有关微粒浓度关系。
3.学生会判断中和反应过程的各微粒的浓度及其变化。
1.应用三个守恒判断粒子浓度关系。
2.滴定过程中量的判断及守恒的综合应用。
1.水的电离守恒(质子守恒)。
2.应用三个守恒解决有关较为复杂的问题。
1.电离平衡
(1)弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水中:NH3·H2O、NHeq \\al(+,4)、OH-浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NHeq \\al(+,4))。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离(第一级电离程度远大于第二级电离)。如在H2S溶液中:H2S、HS-、S2-、H+的浓度大小关系是c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。
2.水解平衡
(1)水解过程是微弱的。如NH4Cl溶液中:NHeq \\al(+,4)、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+)>c(NH3·H2O)。
(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3溶液中:COeq \\al(2-,3)、HCOeq \\al(-,3)、H2CO3的浓度大小关系应是c(COeq \\al(2-,3))>c(HCOeq \\al(-,3))>c(H2CO3)。
一、把握三种守恒,明确等量关系
二、粒子浓度关系比较及等式关系
考点一:单一溶液中粒子浓度的关系
例1.(2023·北京延庆区高二上学期期末)下列关于0.1 ml·L-1 NaHSO3溶液的说法中,不正确的是
A.溶液中至少存在3个平衡
B.溶液中含有分子和离子共7种
C.溶液中c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)=0.1 ml·L-1
D.常温下,溶液呈酸性,则c(SO32-)<c(H2SO3)
【答案】D
【解析】A项,溶液中存在:H2OH++OH-、HSO3-H++SO32-、SO32-+H2OHSO3-+OH-、HSO3-+H2OH2SO3+OH-等平衡,至少存在3个平衡,正确;B项,由A项分析可知,溶液中含有分子为H2O、H2SO3和离子为Na+、H+、OH-、HSO3-和SO32-共7种,正确;C项,根据物料守恒可知,溶液中c(SO32-)+c(HSO3-)+c(H2SO3)=0.1 ml·L-1,正确;D项,常温下,溶液呈酸性,说明HSO3-的电离大于水解,则c(SO32-)>c(H2SO3),错误。
考点二:混合溶液中粒子浓度的关系判断
例2.(2022·江苏泰州模拟)常温下,下列溶液中的微粒浓度关系正确的是
A.NaH2PO4溶液中:c(H+)+c(H3PO4)=c(OH-)+c(POeq \\al(3-,4))+c(HPOeq \\al(2-,4))
B.pH=7的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)
C.NH4Cl溶液中:c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(OH-)>c(H+)
D.等物质的量浓度的Na2S和NaHS混合溶液中:c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
【答案】B
【解析】A项,溶液中存在质子守恒:c(H+)+c(H3PO4)=c(OH-)+2c(POeq \\al(3-,4))+c(HPOeq \\al(2-,4)),错误;B项,pH=7的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,c(H+)=c(OH-),电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),则c(Na+)=c(CH3COO-),正确;C项,NH4Cl为强酸弱碱盐,溶液显酸性,c(OH-)<c(H+),错误;D项,等物质的量浓度的Na2S和NaHS混合溶液中,存在物料守恒,N(Na)∶N(S)=3∶2,即2c(Na+)=3c(S2-)+3c(HS-)+3c(H2S),错误。
考点三:不同溶液中同一离子浓度的大小比较
例3.(2023·福建三明高二上学期期末)常温下,等物质的量浓度的下列溶液中c(NHeq \\al(+,4))最小的是
A.NH3·H2OB.CH3COONH4C.NH4ClD.NH4HSO4
【答案】A
【解析】A项,NH3·H2O为弱电解质,电离程度较弱,c(NHeq \\al(+,4))最小,正确;B项,CH3COONH4为强电解质,完全电离,NHeq \\al(+,4)发生水解,CH3COO-水解也会促进,NHeq \\al(+,4)但水解程度弱,c(NHeq \\al(+,4))较大,错误;C项,NH4Cl为强电解质,完全电离,NHeq \\al(+,4)发生水解,但水解程度弱,c(NHeq \\al(+,4))较大,错误;D项,NH4HSO4为强电解质,完全电离,NHeq \\al(+,4)发生水解,H+的存在抑制NHeq \\al(+,4)水解,c(NHeq \\al(+,4))最大,错误。
考点四:滴定反应过程中离子浓度关系
例4.(2023·浙江杭州市高二上学期期中)H2A为二元弱酸,25C时Ka1=10-1.3,Ka2=10-6.6。常温下,用0.1 ml·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L-1 H2A溶液的滴定曲线如图所示,下列说法不正确的是
A.a点时,溶液中有c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(OH-)+c(HA-)
B.c点时,溶液中c(Na+)<3c(A2-)
C.水的电离程度:b>d
D.d点时,溶液中有c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H+)
【答案】C
【解析】用0.1 ml·L-1 NaOH溶液滴定20 mL0.1 ml·L-1 H2A,先发生NaOH+H2A=NaHA+H2O,再发生NaHA+NaOH=Na2A+H2O,NaOH溶液体积为20 mL时得到NaHA溶液,即b点;NaOH溶液体积为40 mL时得到Na2A溶液,即d点;a点为NaHA、H2A混合溶液,c点为Na2A、NaHA混合溶液。
A项,a点时,溶液中有电荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(OH-)+c(HA-),正确;B项,c点pH=6.6,此时溶液中c(H+)=10-6.6 ml·L-1,又由于H2A的Ka2=10-6.6= EQ \f(c(H+)·c(A2-),c(HA-))=c(H+),所以c(A2-)=c(HA-),根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(HA-)+c(OH-)=3c(A2-)+c(OH-),c点c(H+)>c(OH-),故c(Na+)<3c(A2-),正确;C项,b点NaHA溶液,d点Na2A溶液,水解程度A2->HA-,d点水的电离程度更大,错误;D项,d点NaOH溶液体积是40 mL,二者恰好反应产生Na2A,根据盐的组成可知c(Na+)>c(A2-),Na2A是强碱弱酸盐,在溶液中A2-会逐步水解产生HA-、H2A,水解程度逐渐减弱,每一步水解都会产生OH-,且溶液中还存在H2O电离产生H+、OH-,所以c(OH-)>c(HA-),盐电离产生的离子浓度大于水解产生的离子浓度,则c(A2-)>c(OH-),在溶液中水电离产生的H+浓度很小,c(HA-)>c(H+),故该溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H+),正确。
1.(2023·北京清华附中高二上学期期末)室温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是
A.Na2CO3溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
B.NaHCO3溶液:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)
C.Na2SO3溶液:c(Na+)>c(HSO3-)>c(OH-)
D.NaHSO3溶液:c(Na+)>c(HSO3-)+c(SO32-)
【答案】D
【解析】A项,碳酸钠溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+2c(HCO3-)+c(H2CO3),错误;B项,NaHCO3溶液中的电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),错误;C项,Na2SO3溶液中钠离子大于SO32-,SO32-水解生成HSO3-和氢氧根离子,HSO3-继续水解生成氢氧根离子和亚硫酸,因此c(OH-)>c(HSO3-),错误;D项,NaHSO3溶液中存在物料守恒:c(Na+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3),则c(Na+)>c(HSO3-)+c(SO32-),正确。
2.(2023·北京海淀区高二上学期期末)下列关于室温时溶液中离子浓度关系的说法正确的是
A.0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液中:c(Na+)=2c(CO32-)
B.0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液中:c(Cl-)>c(H+)>c(NHeq \\al(+,4))>c(OH-)
C.pH<7的CH3COOH、CH3COONa混合溶液:c(CH3COO-)<c(Na+)
D.0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液和0.1 ml·L-1 NH3·H2O相比,c(NHeq \\al(+,4))前者大于后者
【答案】D
【解析】A项,0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液中CO32-发生两步水解产生HCO3-和H2CO3,根据物料守恒c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)],错误;B项,0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液中NHeq \\al(+,4)部分水解产生NH3·H2O和H+,溶液中:c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+)>c(OH-),错误;C项,CH3COOH、CH3COONa混合溶液的pH<7,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度,则混合溶液中c(CH3COO-)>c(Na+),错误;D项,NH4Cl是强电解质,在水溶液中完全电离出NHeq \\al(+,4)和Cl-,NHeq \\al(+,4)有很少一部分发生水解;NH3·H2O是弱碱,电离程度很小,溶液中NHeq \\al(+,4)很小,所以0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液和0.1 ml·L-1 NH3·H2O相比,c(NHeq \\al(+,4))前者大于后者,正确。
3.(双选)(2023·福建三明高二上学期期末)尿酸钠(NaUr)被认为和痛风性关节病的发病机理有关。已知尿酸钠(NaUr)溶液呈碱性,NaUr溶液与盐酸恰好完全反应后的溶液中,下列关系式正确的是
A.c(Na+)=c(Ur-)+c(HUr)B.c(Ur-)>c(Cl-)>c(OH-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(Ur-)+c(OH-)D.c(H+)=c(Ur-)+c(OH-)
【答案】AD
【解析】尿酸钠(NaUr)溶液呈碱性,HUr为弱酸,NaUr溶液与盐酸恰好完全反应:NaUr+HCl=NaCl+HUr,溶液中含有的溶质为等物质的量的NaCl和HUr。
A项,物料守恒:c(Na+)=c(Ur-)+c(HUr),正确;B项,离子浓度的大小关系应为:c(Cl-)>c(Ur-)>c(OH-),错误;C项,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Ur-)+c(OH-)+c(Cl-),错误;D项,质子守恒:c(H+)=c(Ur-)+c(OH-),正确。所以正确的选AD。
4.(2023·辽宁锦州高二上学期期末)常温下,用0.10 ml·L-1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.10 ml·L-1的两种一元弱酸的钾盐(KX、KY)溶液,滴定曲线如图所示。下列说法错误的是
A.电离平衡常数:K(HX)>K(HY)
B.KY溶液中:c(K+)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+)
C.当pH=7时,两溶液中:c(X-)=c(Y-)
D.分别滴加20.00 mL盐酸后,将两种溶液混合:c(X-)+c(Y-)=c(H+)-c(OH-)
【答案】C
【解析】A项,未加入盐酸时,pH:KY>KX,说明酸性HX强于HY,则电离平衡常数:K(HX)>K(HY),正确;B项,由题意可知HY为一元弱酸,KY溶液呈碱性c(OH-)>c(H+),又因为Y-+H2OY+OH-,c(K+)>c(Y-),盐的水解是微弱的,所c(K+)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+),正确;C项,根据电荷守恒c(K+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-)+c(Cl-),H=7时,c(H+)=c(OH-),则c(K+)=c(Y-)+c(Cl-),同理c(K+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-)+c(Cl-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),则c(K+)=c(X-)+c(Cl-),KY的碱性强,弱酸根的水解程度大,则溶液呈中性时所消耗的盐酸的量大,溶液中c(Cl-)大,c(X-)>c(Y-),错误;D项,滴加20.00 mL盐酸,溶液中c(KC1)=c(HX)=0.05 ml·L-1,同理c(NaC1)=c(HY)=0.05 ml·L-1,二种溶液混合后c(HX)=c(HY)=c(KC1),根据电荷守恒:c(X-)+c(Y-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(K+)+c(H+),因c(K+)=c(Cl-),则c(X-))+c(Y-)=c(H+)-c(OH-),正确。
5.(2023·北京昌平区高二上学期期末)298K时,用0.100 ml·L-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1000 ml·L-1 HA溶液,所得滴定曲线如图所示,下列说法正确的是
A.①处的溶液中c(A-)>c(HA)
B.②处对应的NaOH溶液体积为20 mL
C.②处的溶液中c(Na+)=c(A-)=c(H+)=c(OH-)
D.从①至③过程中,水的电离程度逐渐减小
【答案】A
【解析】由图可知,HA为一元弱酸,①处为等浓度的HA和NaA的混合溶液,溶液呈酸性,②处为HA和NaA的混合溶液,溶液呈中性,③处为NaA溶液,溶液呈碱性。
A项,由分析可知,①处为等浓度的HA和NaA的混合溶液,溶液呈酸性说明HA的电离程度大于NaA的水解程度,溶液中A—离子的浓度大于HA,正确;B项,由分析可知,②处为HA和NaA的混合溶液,HA溶液未完全反应,所以氢氧化钠溶液的体积小于20 mL,错误;C项,由分析可知,②处为HA和NaA的混合溶液,溶液呈中性,则由电荷守恒可知,溶液中离子浓度的关系为c(Na+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-),错误;D项,由分析可知,①处为等浓度的HA和NaA的混合溶液,③处为NaA溶液,则从①至③过程中,水的电离程度逐渐增大,错误。
6.(2022·江苏摸底考试)次磷酸(H3PO2)是一种一元弱酸,与等浓度等体积的NaOH完全反应后生成NaH2PO2,下列叙述错误的是
A.NaH2PO2的水溶液加水稀释,eq \f(c(H3PO2),c(H+))增大
B.H3PO2溶液中存在电离平衡:H3PO2H2POeq \\al(-,2)+H+
C.NaH2PO2溶液中:c(Na+)>c(H2POeq \\al(-,2))>c(OH-)>c(H+)
D.NaH2PO2溶液中存在:c(H2POeq \\al(-,2))+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)
【答案】A
【解析】A项,NaH2PO2的水溶液加水稀释,H2POeq \\al(-,2)水解程度增大,但由于溶液体积增大程度更大,所以c(H3PO2)、c(OH-)变小,溶液中c(H+)变大,所以eq \f(c(H3PO2),c(H+))应变小,错误;B项,次磷酸是一元弱酸,电离不完全,正确;C项,H2POeq \\al(-,2)水解,离子数量少于Na+,阴离子水解使溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),H2POeq \\al(-,2)水解数量较少,所以剩余H2POeq \\al(-,2)要远多于OH-,正确;D项,根据溶液中电荷守恒,阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量,正确。
7.(2023·山东滕州高二上学期期中)室温下,下列溶液中粒子浓度关系正确的是
A.Na2S溶液:c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)
B.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)
C.pH=5的NaHSO3溶液:c(Na+)>c(H2SO3)>c(SO32-)>c(H+)>c(OH-)
D.CH3COONa和CaCl2混合溶液:c(Na+)+2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-)
【答案】D
【解析】A项,Na2S溶液中存在水解平衡:S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,水解是微弱的、且第一步水解程度大于第二步水解,溶液中粒子浓度c(Na+)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S),错误;B项,Na2C2O4溶液中存在水解平衡:C2O42-+H2OHC2O4-+OH-、HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-,溶液中的质子守恒为c(OH-)=c(H+)+c(HC2O4-)+2c(H2C2O4),错误;C项,NaHSO3溶液中既存在HSO3-的水解平衡(HSO3-+H2OH2SO3+OH-)、又存在HSO3-的电离平衡(HSO3-H++SO32-),溶液的pH=5说明HSO3-的电离程度大于水解程度,溶液中粒子浓度c(Na+)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(H2SO3),错误;D项,CH3COONa和CaCl2混合溶液中的电荷守恒为c(Na+)+2c(Ca2+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-),该混合溶液中存在水解平衡:CH3COO-+H2OH3COOH+OH-,溶液中的质子守恒为c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+),两式整理得c(Na+)+2c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),正确。
8.(2023·江苏扬州高邮市高二上学期月考)已知25℃时,Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2,Ka2(H2C2O4)=6.4×10-5,Ka(HF)=3.5×10-4,进行如下实验:
①测定0.1000 ml·L-1 Na2C2O4溶液pH=8.4;
②向5 mL 0.1000 ml·L-1 NaF溶液中,滴加5滴0.1000 ml·L-1 H2C2O4溶液;
③向0.1000 ml·L-1 H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液至溶液pH=3;
④向0.1000 ml·L-1 Na2C2O4溶液中滴加同浓度同体积的稀盐酸。
下列说法不正确的是
A.实验①溶液中存在:c(C2O42—)>c(HC2O4-)>c(H2C2O4)
B.实验②反应的化学方程式为:NaF+H2C2O4=HF+NaHC2O4
C.实验③所得溶液中:c(C2O42—)<c(H2C2O4)
D.实验④所得溶液中:c(H+)+c(H2C2O4)=c(C2O42—)+c(OH-)
【答案】C
【解析】A项,测定0.1000 ml·L-1 Na2C2O4溶液pH=8.4,溶液显碱性,C2O42-分步水解,溶液中存在:c(C2O42—)>c(HC2O4-)>c(H2C2O4),正确;B项,因为Ka1(H2C2O4)=5.9×10-2>Ka(HF)=3.5×10-4,根据强酸制备弱酸原理,向5 mL 0.1000 ml·L-1 NaF溶液中,滴加5滴0.1000 ml·L-1 H2C2O4溶液后,可以发生反应NaF+H2C2O4=HF+NaHC2O4,正确;
C项,向0.1000 ml·L-1 H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液至溶液pH=3,所以c(H+)=1.0×10-3 ml·L-1,根据Ka1(H2C2O4)·Ka2(H2C2O4)= EQ \f(c2(H+)·c(C2O42—),c(H2C2O4))≈3.8×10-6可知, EQ \f(c(C2O42—),c(H2C2O4))= EQ \f(3.8×10-6,1×10-6)=3.8>1,所以c(C2O42—)>c(H2C2O4),错误;D项,向0.1000 ml·L-1 Na2C2O4溶液中滴加同浓度同体积的稀盐酸,反应的离子方程式为C2O42-+H+=HC2O4-,根据,可知质子守恒为c(H+)+c(H2C2O4)=c(C2O42—)+c(OH-),正确。
1.(2022·广东模拟)对于0.1 ml·L-1 NH4Cl溶液,下列说法不正确的是
A.溶液中c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+)>c(OH-)
B.溶液中存在:c(H+)+c(NHeq \\al(+,4))=c(Cl-)+c(OH-)
C.适当升高温度,溶液中c(H+)减小
D.工业上可用于除去铁锈
【答案】C
【解析】NH4Cl的水解反应吸热,升高温度,水解程度增大,溶液中c(H+)增大,故C项错误。
2.(2023·安徽亳州高二上学期期末)不考虑分解反应,下列溶液受热时pH可能增大的是
A.H2SO3溶液B.Na3PO4溶液
C.KCl溶液D.Al2(SO4)3溶液
【答案】B
【解析】A项,H2SO3为弱电解质,加热促进电离,氢离子浓度增大,pH减小,错误;B项,Na3PO4为强碱弱酸盐,水解显碱性,加热促进水解,氢氧根离子浓度增大,pH增大,正确;C项,KCl为强酸强碱盐,加热pH不变,错误;D项,Al2(SO4)3为强酸弱碱盐,水解显酸性,加热促进水解,氢离子浓度增大,pH减小,错误。
3.(2023·北京石景山区高二上学期期末)常温下,将3种一元酸与0.1 ml·L-1 NaOH溶液等体积混合,实验数据如下表:
下列分析正确的是
A.酸性强弱为:HX>HY>HZ
B.①混合后溶液中离子浓度为:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
C.比较①和②的溶液:c(X-)>c(Y-)
D.实验③的离子反应:HZ+OH-=Z-+H2O
【答案】B
【解析】A项,HZ反应后pH等于7,则反应后的盐NaZ呈中性,HZ为强酸;HX、HY反应后分别得到NaX、NaY溶液呈碱性,则HX、HY为弱酸,且NaX溶液的碱性更强,即X-的水解程度更大,根据越弱越水解原理,则酸性HX<HY,故酸性:HZ>HY>HX,错误;B项,①中NaOH和HX反应恰好生成NaX溶液,该溶液pH大于7显碱性,X-离子发生水解,故答案为:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),正确;C项,由A可知酸性HY>HX,则X-离子水解程度大于Y-,所以c(X-)<c(Y-),错误;D项,HZ为强酸,离子方程式中要拆写,所以离子方程式应该为:H++OH-=H2O,错误。
4.(2022·河北开滦二中模拟)氰化氢(HCN)可应用于电镀业(镀铜、镀金、镀银)、采矿业等。常温下,浓度均为0.01 ml·L-1的HCN和NaCN的混合溶液的pH≈8,下列说法正确的是
A.常温下,Ka(HCN)≈10-8
B.该混合溶液中水的电离程度大于纯水中水的电离程度
C.该混合溶液中c(HCN)<c(CN-)
D.该混合溶液中c(CN-)+c(HCN)=c(Na+)
【答案】B
【解析】A项,若浓度均为0.01 ml·L-1的HCN和NaCN等体积混合,Ka=eq \f(c(CN-)·c(H+),c(HCN)),但是c(HCN)≠c(CN-),Ka无法计算,错误;混合溶液显碱性,说明CN-水解程度大于HCN电离程度,水解促进水的电离,所以该混合溶液中水的电离程度大于纯水中水的电离程度,该混合溶液中c(CN-)<c(HCN),B项正确、C项错误;D项,根据物料守恒可知,该混合溶液中c(CN-)+c(HCN)=2c(Na+),错误。
5.(2022·山东济南外国语学校质检)下列有关溶液(室温下)的说法正确的是
A.Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中:2c(Na+)=3[c(COeq \\al(2-,3))+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)]
B.0.10 ml·L-1 NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:c(Na+)>c(NHeq \\al(+,4))>c(SOeq \\al(2-,3))
C.物质的量浓度相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HCO3溶液、③NH4Cl溶液、④(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,c(NHeq \\al(+,4))的大小关系:④>①>②>③
D.0.10 ml·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
【答案】D
【解析】A项,Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液的量未知,不能判断离子浓度大小,错误;B项,溶液中Na+与S原子的物质的量之比为1∶1,而NH3与部分HSO3-离子结合生成NHeq \\al(+,4)和SO32-,故c(Na+)>c(SOeq \\al(2-,3)),由物料守恒可知,c(Na+)=c(SOeq \\al(2-,3))+c(HSOeq \\al(-,3))+c(H2SO3),溶液呈中性,由电荷守恒得:c(Na+)+c(NHeq \\al(+,4))=2c(SOeq \\al(2-,3))+c(HSOeq \\al(-,3)),联立可得:c(NHeq \\al(+,4))+c(H2SO3)=c(SOeq \\al(2-,3)),则c(SOeq \\al(2-,3))>c(NHeq \\al(+,4)),错误;C项,物质的量浓度相等的4组溶液,①、④NHeq \\al(+,4)的量多,②中HCOeq \\al(-,3)促进NHeq \\al(+,4)的水解,④中Fe2+抑制NHeq \\al(+,4)水解,所以c(NHeq \\al(+,4))由大到小的顺序排列为④>①>③>②,错误;D项,0.10 ml·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7,溶液中存在电荷守恒为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-),物料守恒为c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),将以上两式相减得c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)+c(Cl-),又c(H+)=c(OH-)得到c(CH3COOH)=c(Cl-),溶液中存在醋酸钠、氯化钠和醋酸,c(Na+)>c(Cl-),正确。
6.(2023·北京通州区高二上学期期中)常温下,用NaOH调节草酸(H2C2O4)溶液的pH,溶液中H2C2O4、HC2O4-、C2O42-物质的量分数随pH的变化如下图所示,下列说法不正确的是
A.pH=1.2时,c(H2C2O4)=c(HC2O4-)
B.pH=2.7时,发生主要反应H2C2O4+OH-=HC2O4-+H2O
C.pH=3.5时,c(HC2O4-)>c(C2O42—)>c(H+)>c(OH-)
D.pH=4.2时,c(HC2O4-)=c(C2O42—)=c(H+)
【答案】D
【解析】A项,由图可知pH=1.2时,c(H2C2O4)=c(HC2O4-),正确;B项,由图可知pH=2.7时,H2C2O4在减小,HC2O4-在增加,故此时的反应为:H2C2O4+OH-=HC2O4-+H2O,正确;C项,由图可知pH=3.5时,c(HC2O4-)>c(C2O42—)>c(H+)>c(OH-),正确;D项,由图可知,pH=4.2时,c(HC2O4-)=c(C2O42—),但是此时氢离子浓度较小,其前两者和氢离子浓度不相等,错误。
7.(2022·江苏连云港第二次调研)室温下,通过下列实验探究Na2SO3、NaHSO3溶液的性质。
下列说法不正确的是
A.0.1 ml·L-1Na2SO3溶液中存:c(OH-)=c(H+)+2c(H2SO3)+c(HSOeq \\al(-,3))
B.实验2得到的溶液中存在:c(Na+)>c(HSOeq \\al(-,3))+2c(SOeq \\al(2-,3))
C.实验3可以得出:Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)>Kw
D.实验4中反应后的溶液中存在:c(SOeq \\al(2-,3))+3c(SOeq \\al(2-,4))=c(H2SO3)
【答案】D
【解析】A项,Na2SO3是强碱弱酸盐,水解显碱性,溶液中存在质子守恒,c(OH-)=c(H+)+2c(H2SO3)+c(HSOeq \\al(-,3)),正确;B项,0.1 ml·L-1 Na2SO3溶液中通入少量SO2,存在电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSOeq \\al(-,3))+2c(SOeq \\al(2-,3)),测得溶液pH约为8,所以c(H+)<c(OH-),所以c(Na+)>c(HSOeq \\al(-,3))+2c(SOeq \\al(2-,3)),正确;C项,由HSOeq \\al(-,3)H++SOeq \\al(2-,3)可得Ka2= EQ \f(c(H+)·c(SO32-),c(HSO3-)),由HSOeq \\al(-,3)+H2OH2SO3+OH-可得Kh1= EQ \f(c(H2SO3)·c(OH-),c(HSO3-))= EQ \f(c(H2SO3)·c(OH-·c(H+)),c(HSO3-)·c(H+))=eq \f(Kw,Ka1),因为NaHSO3溶液显酸性,说明电离大于水解,所以Ka2>eq \f(Kw,Ka1),即Ka1(H2SO3)·Ka2(H2SO3)>Kw,正确;D项,Na2SO3溶液中通入少量Cl2,会发生反应:Cl2+SOeq \\al(2-,3)+H2O=SOeq \\al(2-,4)+2H++2Cl-,SOeq \\al(2-,3)+H+=HSOeq \\al(-,3),即总式为3SOeq \\al(2-,3)+Cl2+H2O=SOeq \\al(2-,4)+2Cl-+2HSOeq \\al(-,3),所以溶液为NaCl、Na2SO4、NaHSO3和Na2SO3的混合物,由实验3可知对于NaHSO3来说电离大于水解,即c(SOeq \\al(2-,3))>c(H2SO3),所以c(SOeq \\al(2-,3))+3c(SOeq \\al(2-,4))>c(H2SO3),错误。
8.(2023·辽宁凌源市高二上学期11月月考)常温下,在20.00 mL 0.10 ml·L-1氨水中滴入0.10 ml·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示[已知:常温下,Kb(NH3·H2O)≈1.6×10-5,lg2≈0.3]。下列说法正确的是
A.N点时溶液的pH≈10.1
B.M点溶液中,一定存在:c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)
C.在R点溶液中,若此时滴入3滴无色酚酞,则溶液由无色变为红色
D.N―→R的过程中,一定存在n(NHeq \\al(+,4))+n(NH3·H2O)=0.002 ml
【答案】D
【解析】A项,NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-,c(NHeq \\al(+,4))≈c(OH-),Kb(NH3·H2O)= EQ \f(c(NHeq \\al(+,4))·c(OH-),c(NH3·H2O))= EQ \f(c2(OH-),0.1)≈1.6×10-5,解得c(OH-)=4.0×10-3.5 ml·L-1,pOH=3.5-2lg2=2.9,pH=14-2.9=11.1,错误;B项,根据电荷守恒,c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),因为常温下,pH=7,c(H+)=c(OH-),所以c(NHeq \\al(+,4))=c(Cl-),错误;C项,R点pH<7,溶液显酸性,酚酞遇酸不变色,错误;D项,N→R过程中,当溶液中存等浓度等体积的氯化铵和盐酸时,存在物料守恒2n(Cl-)=n(NHeq \\al(+,4))+n(NH3·H2O)=0.002 ml,正确。
9.(2022·无锡市期中)缓冲溶液体系是维持生命活动的基础。配制pH=5的磷酸盐缓冲溶液的实验步骤如下:
步骤1:称取2.4 g NaH2PO4固体,在小烧杯中加10 mL水溶解,静置。
步骤2:将步骤1所得溶液转移到容量瓶中,定容至100 mL,振荡,静置。
步骤3:取步骤2所得溶液45 mL,向其中滴加某浓度NaOH溶液,至pH=5,溶液的体积恰好为50 mL。
步骤4:将步骤3所得溶液分成两等份,向其中一份滴加0.5 mL 0.1 ml·L-1NaOH溶液,向另一份溶液中滴加0.5 mL 0.1 ml·L-1盐酸,充分振荡,测得两溶液的pH=5。
H3PO4的电离平衡常数:Ka1=7.1×10-3;Ka2=6.2×10-8;Ka3=4.5×10-13。下列说法正确的是
A.步骤2所配制的溶液中:c(NaH2PO4)=2 ml·L-1
B.在NaH2PO4溶液中:c(H3PO4)<c(HPOeq \\al(2-,4))
C.在步骤3所得溶液中:c(HPOeq \\al(2-,4))+c(H2POeq \\al(-,4))+c(POeq \\al(3-,4))=0.18 ml·L-1
D.从步骤4的实验数据可得出:NaH2PO4与NaOH和HCl均不反应
【答案】B
【解析】A项,步骤2所配制的溶液中,c(NaH2PO4)= EQ \f( EQ \f(2.4 g,120 g·ml-1),0.1 L)=0.2 ml·L-1,错误;B项,NaH2PO4溶于水完全电离,H2POeq \\al(-,4)既能电离又能水解,H2POeq \\al(-,4)电离:H2POeq \\al(-,4)H++HPOeq \\al(2-,4) Ka2=6.2×10-8,H2POeq \\al(-,4)水解:H2POeq \\al(-,4)+H2OH3PO4+OH- Kh=eq \f(Kw,Ka1)=eq \f(1.0×10-14,7.1×10-3)≈1.4×10-12,则Ka2>Kh,H2POeq \\al(-,4)的电离程度大于其水解程度,因此c(H3PO4)<c(HPOeq \\al(2-,4)),正确;C项,根据磷元素守恒:c(H3PO4)+c(HPOeq \\al(2-,4))+c(H2POeq \\al(-,4))+c(POeq \\al(3-,4))=eq \f(0.2 ml·L-1×45×10-3 L,50×10-3 L)=0.18 ml·L-1,因此c(HPOeq \\al(2-,4))+c(H2POeq \\al(-,4))+c(POeq \\al(3-,4))<0.18 ml·L-1,错误;D项,假设NaH2PO4和NaOH不反应,则往步骤3所得溶液中滴加0.5 mL 0.1 ml·L-1 NaOH(pH=13)溶液,所得混合溶液碱性增强,则混合液pH>5,从步骤4的实验数据知,混合液pH=5,说明假设不成立,NaH2PO4和NaOH反应,错误。
10.(2022·徐州模拟)室温下,通过下列实验探究NH4HCO3的性质:
下列说法正确的是
A.0.1 ml·L-1 NH4HCO3溶液中存在:c(H+)+c(H2CO3)=c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)+c(NH3·H2O)
B.由实验1可得:Kb(NH3·H2O)<Ka1(H2CO3)
C.实验2中发生反应的离子方程式:NHeq \\al(+,4)+OH-=NH3↑+H2O
D.实验3中所得滤液中存在:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3))
【答案】A
【解析】A项,根据质子守恒,0.1 ml·L-1 NH4HCO3溶液中存在:c(H+)+c(H2CO3)=c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)+c(NH3·H2O),正确;B项,由实验1溶液呈碱性可知,水解程度:NHeq \\al(+,4)<HCOeq \\al(-,3),故可得:Kb(NH3·H2O)>Ka1(H2CO3),错误;C项,实验2中发生反应的离子方程式为HCOeq \\al(-,3)+NHeq \\al(+,4)+2OH-=COeq \\al(2-,3)+NH3↑+2H2O,错误;D项,析出晶体为NaHCO3,滤液中溶质为NaHCO3、NH4Cl,根据元素质量守恒,实验3中所得滤液中存在:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(Cl-),c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(COeq \\al(2-,3)),c(Na+)<c(Cl-),故:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)>c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(COeq \\al(2-,3)),错误。
三守恒
原理与方法
举例
说明
电荷
守恒
原理:电解质溶液中阳离子所带的电荷总数与阴离子所带的电荷总数相等。即电荷守恒,溶液呈电中性。
方法:①找出溶液中所有的阴、阳离子。
②阴、阳离子浓度乘以自身所带的电荷数建立等式。
Na2CO3溶液为例:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))
物料
守恒
原理:在电解质溶液中,由于某些离子发生水解或电离,离子的存在形式发生了变化,就该离子所含的某种元素来说,变化前后其原子个数是守恒的,即元素物料守恒。
方法:①分析溶质中的特定元素的原子或原子团间的质量守恒关系(特定元素除H、O元素外)。
②找出特征元素在水溶液中的所有存在形式。
①单一元素守恒,如1 ml NH3通入水中形成氨水,就有n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(NHeq \\al(+,4))=1 ml,即氮元素守恒。
②两元素守恒,如Na2CO3溶液中,c(Na+)=2c(H2CO3)+2c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3)),即钠元素与碳元素守恒。
质子
守恒
原理:电解质溶液中,由于电离、水解等过程的发生,往往存在质子(H+)的转移,转移过程中质子数量保持不变,称为质子守恒。
方法一:可以由电荷守恒与元素质量守恒推导出来。
方法二:质子守恒是依据水的电离平衡:H2OH++OH-,水电离产生的H+和OH-的物质的量总是相等的,无论在溶液中由水电离出的H+和OH-以什么形式存在。
方法一:Na2CO3中将电荷守恒和物料守恒中的Na+消去得:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(H2CO3)。
方法二:
①以Na2CO3溶液为例:
c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(H2CO3)
②以NaHCO3溶液为例:
c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(COeq \\al(2-,3))
①由电荷守恒与物料守恒也可以推出质子守恒,即方法一
②化学计量数为得(或失)质子的数目
③H3O+简写为H+
单一
电解质溶液
一元弱酸
0.100 ml·L-1L CH3COOH溶液中的浓度关系:
物料守恒:c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 ml·L-1
电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)
一元弱碱
0.100 0 ml·L-1 NH3·H2O溶液中的粒子浓度关系:
物料守恒:c(NH3·H2O)+c(NHeq \\al(+,4))=0.1 ml·L-1
电荷守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(OH-)
各粒子浓度大小关系:c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+)
一元弱酸的强碱盐
0.100 0 ml·L-1 NH4Cl溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)=c(Cl-)=0.1 ml·L-1
电荷守恒:c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
质子守恒:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
一元弱碱的强酸盐
0.100 0 ml·L-1 CH3COONa溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)=0.1 ml·L-1
电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)
各粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)
弱酸的
酸式盐溶液
0.10 ml·L-1 NaHCO3溶液的pH>7,溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:c(Na+)=c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)+c(COeq \\al(2-,3))
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \\al(-,3))+2c(COeq \\al(2-,3))+c(OH-)
质子守恒:c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)+c(COeq \\al(2-,3))
各粒子浓度大小关系:c(Na+)>c(HCOeq \\al(-,3))>c(OH-)>c(H2CO3)>c(COeq \\al(2-,3))[或c(H+)]
混合溶液
等浓度、等体积的盐与酸的混合溶液
分子的电离程度大于对应离子的水解程度
在0.1 ml·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液,pH<7,溶液中粒子浓度关系:
粒子浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
物料守恒:2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
分子的电离程度小于对应离子的水解程度
在0.1 ml·L-1的HCN和0.1 ml·L-1的NaCN混合溶液,pH>7,溶液中粒子浓度大小顺序:c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+),且c(HCN)>c(Na+)=0.1 ml·L-1。
等浓度、等体积的盐与碱的混合溶液
常温下,等浓度、等体积的NH4Cl和NH3·H2O混合溶液,pH>7,溶液中粒子浓度关系:
物料守恒:2c(Cl-)=c(NHeq \\al(+,4))+c(NH3·H2O)
电荷守恒:c(Cl-)+c(OH-)=c(NHeq \\al(+,4))+c(H+)
各粒子浓度大小关系:c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
酸、碱中和型粒子浓度关系比较
盐酸
滴定氨水
常温下,用0.100 0 ml·L-1盐酸溶液滴定20.00 mL 0.100 0 ml·L-1氨水
关键点
溶液中溶质成分及粒子浓度关系
V(HCl)=10(点①)
溶质是:等物质的量的NH4Cl和NH3·H2O
粒子浓度大小关系:c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
pH=7(点②)
粒子浓度大小关系:c(NHeq \\al(+,4))=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+)
V(HCl)=20(点③)
溶质是:NH4Cl
粒子浓度大小关系:c(Cl-)>c(NHeq \\al(+,4))>c(H+)>c(OH-)
等浓度
碱与酸混合
等浓度的NaOH和CH3COOH溶液按体积比1∶2混合后pH<7,粒子浓度大小顺序:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
pH和为14酸与碱混合
常温下pH=2的HCl溶液与pH=12的NH3·H2O溶液等体积混合,粒子浓度大小顺序:c(NH3·H2O)>c(NHeq \\al(+,4))>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
不同溶液中同一离子浓度比较
离子组成比例不同
Ⅰ. 浓度均为0.1 ml·L-1的①(NH4)2SO4 ②(NH4)2CO3 ③NH4Al(SO4)2 ④NH4HCO3溶液,NHeq \\al(+,4)的物质的量的浓度由大到小的顺序为:
离子组成比例相相
Ⅱ. 常温下物质的量浓度相等的①NH4HCO3 ②NH4HSO4 ③NH4Fe(SO4)2 ④NH4Cl:溶液中NHeq \\al(+,4)的浓度由大到小的顺序:②>③>④>①。
等pH不同溶液中同一离子浓度关系
pH相等的①NH4Cl ②(NH4)2SO4 ③NH4HSO4溶液:c(NHeq \\al(+,4))大小顺序:②=①>③。
实验序号
c(一元酸)
混合后溶液pH
c(HX)=0.1 ml·L-1
pH=9
c(HY)=0.1 ml·L-1
pH=8
c(HZ)=0.1 ml·L-1
pH=7
实验
实验操作和现象
1
用pH试纸测定0.1 ml·L-1Na2SO3溶液的pH,测得pH约为10
2
向0.1 ml·L-1Na2SO3溶液中通入少量SO2,测得溶液pH约为8
3
用pH试纸测定0.1 ml·L-1NaHSO3溶液的pH,测得pH约为5
4
向0.1 ml·L-1Na2SO3溶液中通入少量Cl2,无明显现象
实验
实验操作和现象
1
用pH试纸测定0.1 ml·L-1 NH4HCO3溶液的pH,测得pH约为10
2
向浓度为0.1 ml·L-1 NH4HCO3溶液中加入足量NaOH,有刺激性气味气体产生
3
浓度均为2.0 ml·L-1 NH4HCO3溶液和NaCl溶液等体积混合,有晶体析出,过滤
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