高考化学一轮复习资料 专题85 离子浓度的大小.docx
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高考化学一轮复习资料专题85离子浓度的大小
判断电解质溶液中离子浓度的关系,是高考常考题型,一般从单一溶液、混合溶液和不同溶液三个角度进行考查,其中反应过程中不同阶段离子浓度关系的判断是近几年高考的热点和亮点。
电离理论和水解理论是比较电解质溶液中离子浓度大小关系的重要依据,电荷守恒、物料守恒和质子守恒是判断电解质溶液中离子浓度等量关系的重要依据,该类题目的解题关键是正确判断溶液中溶质的成分及其量的关系,以及离子的电离程度和水解程度的大小。
该题型一般综合性强、难度较大,能够很好考查学生的分析推理能力,复习备考中应特别关注。
1.溶液中微粒浓度大小比较的理论依据
(1)电离理论
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,如氨水溶液中:
NH3·H2O、NH
、
OH-浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH
)。
②多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。
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)水解理论
①弱电解质离子的水解是微弱的(水解相互促进的情况除外),水解生成的微粒浓度很小,本身浓度减小的也很小,但由于水的电离,故水解后酸性溶液中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:
NH
、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c(Cl-)>c(NH
)>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(第一步水解程度远大于第二步水解),如在Na2CO3溶液中:
CO
、HCO
、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO
)>c(HCO
)>c(H2CO3)。
2.溶液中微粒浓度的三大定量关系
(1)电荷守恒规律
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+、HCO
、CO
、OH-,其电荷守恒关系为:
c(Na+)+c(H+)=c(HCO
)+c(OH-)+2c(CO
)。
(2)物料守恒规律
电解质溶液中,由于某些离子能够水解或电离,离子种类有所变化,但原子总是守恒的。
如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S原子以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)质子守恒规律
如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下:
由图可得到Na2S水溶液中质子守恒式:
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。
1.【2016年高考江苏卷】H2C2O4为二元弱酸。
20℃时,配制一组c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如右图所示。
下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是()
A.pH=2.5的溶液中:
c(H2C2O4)+c(C2O42-)>c(HC2O4-)
B.c(Na+)=0.100mol·L-1的溶液中:
c(H+)+c(H2C2O4)=c(OH-)+c(C2O42-)
C.c(HC2O4-)=c(C2O42-)的溶液中:
c(Na+)>0.100mol·L-1+c(HC2O4-)
D.pH=7的溶液中:
c(Na+)>2c(C2O42-)
【答案】BD
【解析】
2.【2016年高考四川卷】向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中缓慢通入二氧化碳,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01mol 0.015时发生的反应是: 2NaAlO2+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3。 下列对应关系正确的是() 选项 n(CO2)/mol 溶液中离子的物质的量浓度 A 0 c(Na+)>c(AlO2-)+c(OH-) B 0.01 c(Na+)>c(AlO2-)>c(OH-)>c(CO32-) C 0.015 c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-) D 0.03 c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+) 【答案】D 【解析】 3.【2016年高考新课标Ⅰ卷】298K时,在20.0mL0.10mol 氨水中滴入0.10mol 的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。 已知0.10mol 氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是() A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂 B.M点对应的盐酸体积为20.0mL C.M点处的溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-) D.N点处的溶液中pH<12 【答案】D 【解析】把盐酸滴加到氨水中,开始时溶液显碱性,当滴定达到终点时,溶液由碱性变为酸性,根据人视觉有滞后性,观察溶液的颜色由浅到深比较敏锐,所以为减小滴定误差,在该滴定过程应该选择甲基橙作为指示剂更精确些,不应该选择酚酞作为指示剂,A错误;如果二者恰好反应,则会生成氯化铵,氯化铵是强酸弱碱盐,NH4+水解使溶液显酸性,因此M点pH=7,则M点对应的盐酸体积小于20.0mL,B错误;根据电荷守恒可得: c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)。 由于M点处的溶液显中性,c(H+)=c(OH-),所以c(NH4+)=c(Cl-)。 盐是强电解质,电离远远大于弱电解质水的电离程度,所以溶液中离子浓度关系是: c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),C错误;N点氨水溶液中已经电离的一水合氨浓度等于溶液中氢氧根离子的浓度,c(OH-)=0.1mol/L×1.32%=1.32×10−3mol/L,根据水的离子积常数可知: N处的溶液中氢离子浓度= =7.6×10-12mol/L,根据pH=−lgc(H+)可知此时溶液中pH<12,D正确。 4.【2016年高考新课标Ⅲ卷】下列有关电解质溶液的说法正确的是() A.向0.1mol CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中 减小 B.将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,溶液中 增大 C.向盐酸中加入氨水至中性,溶液中 D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中 不变 【答案】D 【解析】 1.【2015浙江理综化学】40℃时,在氨-水体系中不断通入CO2,各种离子的变化趋势如下图所示。 下列说法不正确的是() A.在pH=9.0时,c(NH4+)>c(HCO )>c(NH2COOˉ)>c(CO32-) B.不同pH的溶液中存在关系: c(NH4+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(NH2COOˉ)+c(OHˉ) C.随着CO2的通入, 不断增大 D.在溶液中pH不断降低的过程中,有含NH2COOˉ的中间产物生成 【答案】C 【解析】 2.【2015四川理综化学】常温下,将等体积,等物质的量浓度的NH4HCO3与NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶体,过滤,所得滤液pH<7。 下列关于滤液中的离子浓度关系不正确的是() A. <1.0×10-7mol/L B.c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) C.c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-) D.c(Cl-)>c(NH4+)>c(HCO3-)>c(CO32-) 【答案】C 【解析】 =c(OH-),pH<7时,c(OH-)1.0×10-7mol/L,A正确;物料守恒,B正确;电荷守恒,应为c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(Cl-),C错误;c(Cl-)不变,NH4+水解,则c(Cl-)>c(NH4+),HCO3-部分结晶析出,则c(NH4+)>c(HCO3-),CO32-是HCO3-电离产生的,电离很微弱,则c(HCO3-)>c(CO32-),D正确。 3.【2015安徽理综化学】25℃时,在10mL浓度均为0.1mol/LNaOH和NH3·H2O混合溶液中,滴加0.1mol/L的盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是() A.未加盐酸时: c(OH-)>c(Na+)=c(NH3·H2O) B.加入10mL盐酸时: c(NH4+)+c(H+)=c(OH-) C.加入盐酸至溶液pH=7时: c(Cl-)=c(Na+) D.加入20mL盐酸时: c(Cl-)=c(NH4+)+c(Na+) 【答案】B 【解析】 4.【2015江苏化学】室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是() A.向0.10mol·L-1NH4HCO3溶液中通入CO2: c(NH4+)=c(HCO3-)+c(CO32-) B.向0.10mol·L-1NaHSO3溶液中通入NH3: c(Na+)>c(NH4+)>c(SO32-) C.0.10mol·L-1Na2SO3溶液通入SO2: c(Na+)=2 D.0.10mol·L-1CH3COONa溶液中通入HCl: c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-) 【答案】D 【解析】两者不反应,根据溶液呈现电中性,c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),因为pH=7,c(H+)=c(OH-),即c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-),A错误;HSO3- H++SO32-,NH3和H+反应,生成亚硫酸钠和亚硫酸铵,水解的程度是微弱的,c(Na+)>c(SO32-)=c(NH4+),B错误;Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3,pH=7,反应后溶液的溶质Na2SO3、NaHSO3,根据物料守恒: 2c(Na+)=3,C错误;CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl,溶液pH=7,反应后的溶质: NaCl、CH3COOH、CH3COONa,电离和水解相等,即: c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-),D正确。 1.(2014·天津卷)下列有关电解质溶液中粒子浓度关系正确的是( ) A.pH=1的NaHSO4溶液: c(H+)=c(SO )+c(OH-) B.含有AgCl和AgI固体的悬浊液: c(Ag+)>c(Cl-)=c(I-) C.CO2的水溶液: c(H+)>c(HCO )=2c(CO ) D.含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液: 3c(Na+)=2 【答案】A 【解析】 2.(2014·新课标全国卷Ⅱ)一定温度下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是( ) A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5mol·L-1 B.pH=a的氨水溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1 C.pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液任意比例混合: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O ) D.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③NaClO三种溶液的c(Na+): ①>②>③ 【答案】D 【解析】H2S中存在两步可逆电离,c(H+)=1×10-5mol·L-1>c(HS-),A项错误;一水合氨是弱电解质,加水稀释时促进其电离平衡向正向移动,c(H+)减小程度小于10倍,即a<b+1,B项错误;混合溶液中存在电荷守恒式: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O )+2c(C2O ),C项错误;组成盐的酸根对应的酸越弱,该盐的水解程度越大,等pH时其浓度越小,HCO 对应的弱酸是H2CO3,D项正确。 3.(2014·江苏卷)25℃时,下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( ) A.0.1mol·L-1CH3COONa溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合: c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-) B.0.1mol·L-1NH4Cl溶液与0.1mol·L-1氨水等体积混合(pH>7): c(NH3·H2O)>c(NH )>c(Cl-)>c(OH-) C.0.1mol·L-1Na2CO3溶液与0.1mol·L-1NaHCO3溶液等体积混合: c(Na+)=c(CO )+c(HCO )+c(H2CO3) D.0.1mol·L-1Na2C2O4溶液与0.1mol·L-1HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸): 2c(C2O )+c(HC2O )+c(OH-)=c(Na+)+c(H+) 【答案】AC 【解析】 4.(2014·广东卷)常温下,0.2mol·L-1的一元酸HA与等浓度NaOH溶液等体积混合后,所得溶液中部分微粒组分及浓度如图所示,下列说法正确的是( ) A.HA为强酸 B.该混合溶液pH=7.0 C.该混合溶液中: c(A-)+c(Y)=c(Na+) D.图中X表示HA,Y表示OH-,Z表示H+ 【答案】C 【解析】0.2mol·L-1的一元酸HA与等浓度的NaOH溶液等体积混合,恰好生成0.1mol·L-1NaA溶液,由图知A-浓度小于0.1mol·L-1,可知A-发生了水解,故HA为弱酸,A项错误;NaA为强碱弱酸盐,水解显碱性,pH>7.0,B项错误;A-发生水解生成HA,溶液中除Na+、水分子外,各粒子的浓度大小关系为c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+),故X为OH-、Y为HA、Z为H+,D项错误;根据物料守恒可知c(A-)+c(HA)=c(Na+),即c(A-)+c(Y)=c(Na+),C项正确。 5.(2014·江苏卷)25℃时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( ) A.pH=1的溶液中: Na+、K+、MnO 、CO B.c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液中: Mg2+、Cu2+、SO 、NO C.0.1mol·L-1NH4HCO3溶液中: K+、Na+、NO 、Cl- D.0.1mol·L-1FeCl3溶液中: Fe2+、NH 、SCN-、SO 【答案】C 【解析】pH=1的溶液中,c(H+)=0.1mol·L-1,CO 与H+生成H2O、CO2而不能大量共存,A项错误;c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液显碱性,Mg2+、Cu2+不能与OH-大量共存,B项错误;NH4HCO3电离出的NH 和HCO 与K+、Na+、NO 、Cl-都不反应,C项正确;Fe3+能与SCN-发生络合反应而不能大量共存,D项错误。 6.(2014·四川卷)下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( ) A.0.1mol/LNaHCO3溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中: c(Na+)>c(CO )>c(HCO )>c(OH-) B.20mL0.1mol/LCH3COONa溶液与10mL0.1mol/LHCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中: c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+) C.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(NH )+c(OH-) D.0.1mol/LCH3COOH溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中: c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH) 【答案】B 【解析】 7.(2014·安徽理综,11)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(HC2O )+2c(H2C2O4) C.Na2CO3溶液: c(Na+)+c(H+)=2c(CO )+c(OH-) D.CH3COONa和CaCl2混合溶液: c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+2c(Cl-) 【答案】 B 【解析】 A项,由于S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-、H2OH++OH-,其中二级水解程度小于一级水解,故离子浓度关系应为c(Na+)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S),错误;B项,符合电解质溶液中质子守恒关系,正确;C项,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCO )+2c(CO )+c(OH-),错误;D项,根据物料守恒,离子浓度的关系应为c(Na+)+c(Ca2+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+ c(Cl-),错误。 8.(2014·四川理综,6)下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是( )。 A.0.1mol·L-1NaHCO3溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合,所得溶液中: c(Na+)>c(CO )>c(HCO )>c(OH-) B.20mL0.1mol·L-1CH3COONa溶液与10mL0.1mol·L-1HCl溶液混合后溶液呈酸性,所得溶液中: c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+) C.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(NH )+c(OH-) D.0.1mol·L-1CH3COOH溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合,所得溶液中: c(OH-)>c(H+)+c(CH3COOH) 【答案】 B 【解析】 9.(2013·海南,8)0.1mol/LHF溶液的pH=2,则该溶液中有关浓度关系式不正确的是(双选)( )。 A.c(H+)>c(F-) B.c(H+)>c(HF) C.c(OH-)>c(HF) D.c(HF)>c(F-) 【答案】 BC 【解析】 本题考查微粒浓度的比较,意在考查考生对弱电解质电离的掌握情况。 0.1mol/LHF溶液的pH=2,说明HF是弱酸。 在HF溶液中存在两种电离平衡: HFH++F-、H2OH++OH-,显然c(H+)>c(F-),A正确。 溶液的pH=2,则c(H+)=0.01mol·L-1,c(F-)略小于0.01mol·L-1,c(HF)略大于0.09mol·L-1,溶液显酸性,c(OH-)极小,据此可知B、C错误,D正确。 1.常温下,下列溶液中离子浓度关系表达正确的是( ) A.Na2CO3溶液中: c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CO )+c(HCO ) B.0.1mol/L的NH4Cl溶液中: c(Cl-)>c(H+)>c(NH )>c(OH-) C.向NH4HSO4的水溶液中逐滴滴入NaOH溶液,至中性的溶液中: c(Na+)>c(SO )>c(NH )>c(H+)=c(OH-) D.pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后的溶液中: c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 【答案】C 【解析】 2.(双选)在常温时,将V1mLc1mol·L-1CH3COOH溶液滴加到V2mLc2mol·L-1NaOH溶液中,下列结论中,错误的是( ) A.如果V1=V2、c1=c2,则混合溶液中c(CH3COO-)=c(Na+) B.如果混合溶液的pH=7,则混合溶液中c(CH3COO-)=c(Na+) C.如果混合溶液的pH>7,则不可能c1V1=c2V2 D.如果V1=V2,且混合溶液的pH<7,则c1>c2 【答案】 AC 【解析】 如果V1=V2、c1=c2,CH3COOH溶液与NaOH溶液恰好中和,溶液中的溶质只有CH3COONa,CH3COO-可水解,c(CH3COO-) 3.常温下,下列离子浓度关系正确的是( ) A.pH=4的CH3COOH溶液中,c(H+)=c(CH3COO-)=4.0mol·L-1 B.pH=5的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中,c(CH3COO-)>c(Na+) C.0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+) D.0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-) 【答案】 B 【解析】 4.室温下,下列离子浓度大小关系正确的是( ) A.0.1mol/LCH3COOH溶液与0.2mol/LNaOH溶液等体积混合并充分反应后,溶液中: c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH) B.0.1mol/L的Na2CO3溶液与0.1mol/L盐酸等体积混合: c(Na+)=c(CO )+c(HCO )+c(H2CO3) C.0.1mol/LCH3COOH溶液与0.01mol/LCH3COOH溶液中,CH3COOH电离出的氢离子浓度之比小于10∶1 D.将一定量的NH4Cl溶液与氨水混合后,溶液呈酸性,则在该混合溶液中: c(NH )>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-) 【答案】 C 【解析】 A项物料守恒显c(Na+)=2c(CH3COOH)+2c(CH3COO-);B项应该为c(Na+)=2c(CO )+2c(HCO )+2c(H2CO3);C项醋酸浓度越大,电离程度越小,所以正确;D项不符合电荷守恒。 5.H2A为二元弱酸,在0.1mol·L-1Na2A溶液中,离子浓度关系正确的是( ) A.c(Na+)>c(A2-)>c(H+)>c(OH-) B.2c(Na+)=c(A2-)+c(HA-)+c(H2A) C.c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+c(H2A) D.c(Na+)+c(H+)=2c(A2-)+c(OH-)+c(HA-) 【答案】 D 【解析】 Na2A溶液显碱性,A项错;B项物料守恒式应为c(Na+)=2c(A2-)+2c(HA-)+2c(H2A);C项质子守恒式c(H2A)前系数为2;D项为电荷守恒式。 6.常温下,如果取0.1mol·L-1HA溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合(忽略混合后溶液体积的变化),测得混合溶液的pH=8,试回答以下问题: (1)混合溶液的pH=8的原因: _________________________
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