溶液中离子浓度大小的比较方法与技巧.docx
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溶液中离子浓度大小的比较方法与技巧
溶液中离子浓度大小的比较方法与技巧
溶液中离子浓度大小的比较·
1.溶液中离子浓度大小比较的规律
(1)多元弱酸溶液,根据多步电离分析。
如H3PO4的溶液中,H3PO4
H2PO4-+H+,
H2PO4-
HPO4(2-)+H,HPO4(2-)
PO4(3-)+H+,得出c(H+)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)。
(2)多元弱酸的正盐溶液根据弱酸根的分步水解分析:
如Na2CO3溶液中,Na2CO3=2Na++CO32-;CO32-+H2O
HCO3-+OH-;HCO3-+H2O
H2CO3+OH-由此得出c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)。
(3)不同溶液中同一离子浓度的比较,则要注意分析溶液中其他离子对其的影响。
如在①NH4Cl②CH3COONH4③NH4HSO4溶液中,c(NH4+)浓度的大小为③>①>②。
(4)如果题目中指明溶质只有一种物质(该溶质经常是可水解的盐),要首先考虑原有阳离子和阴离子的个数,水解程度如何,水解后溶液显酸性还是显碱性。
(5)如果题目中指明是两种物质,则要考虑两种物质能否发生化学反应,有无剩余,剩余物质是强电解质还是弱电解质;若恰好反应,则按照“溶质是一种物质”进行处理;若是混合溶液,应注意分析其电离、水解的相对强弱,进行综合分析。
(6)若题中全部使用的是“>”或“<”,应主要考虑电解质的强弱、水解的难易、各粒子个数的原有情况和变化情况(增多了还是减少了)。
(7)对于HA和NaA的混合溶液(多元弱酸的酸式盐:
NaHA),在比较盐或酸的水解、电离对溶液酸、碱性的影响时,由于溶液中的Na+保持不变,若水解大于电离,则有c(HA)>c(Na+)>c(A-),显碱性;若电离大于水解,则有c(A-)>c(Na+)>c(HA),显酸性。
若电离、水解完全相同(或不水解、不电离),则c(HA)=c(Na+)=c(A-),但无论是水解部分还是电离部分,都只能占c(HA)或c(A-)的百分之几到百分之零点几,因此,由它们的酸或盐电离和水解所产生的c(H+)或c(OH-)都很小。
【例1】mol·L-1mol·L-1的盐酸溶液等体积混合,混合溶液中离子浓度由大到小的顺序正确的是
A.c(Cl-)>c(Al3+)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) B.c(Cl-)>c(Al3+)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
C.c(Cl-)>c(Na+)>c(Al3+)>c(H+)>c(OH-) D.c(Na+)>c(Cl-)>c(Al3+)>c(OH-)>c(H+)
【解析】偏铝酸钠与盐酸混合后,发生反应:
NaAlO2+HCl+H2O===NaCl+Al(OH)3,显然,盐酸过量,过量的盐酸与Al(OH)3进一步反应:
Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O,故反应后,溶液为AlCl3与NaCl的混合溶液,Cl-浓度最大,反应前后不变,故仍然最大,有部分Al存在于没有溶解的Al(OH)3沉淀中,若Al全部进入溶液中与Na+浓度相同,故c(Na+)>c(Al3+),由于AlCl3水解溶液呈酸性,故c(H+)>c(OH-),故正确答案为C。
【答案】C。
【例2】某二元弱酸(简写为H2A)溶液,按下式发生一级和二级电离:
H2A
H++HA- HA-
H++A2-
已知相同浓度时的H2A的电离比HA-电离容易,设有下列四种溶液:
A.0.01mol·L-1的H2A溶液 B.0.01mol·L-1的NaHA溶液
C.0.02mol·L-1的HCl与0.04mol·L-1NaHA溶液等体积混合液
D.0.02mol·L-1的NaOH与0.02mol·L-1的NaHA溶液等体积混合液。
据此,填写下列空白(填代号):
(1)c(H+)最大的是_______,最小的是______。
(2)c(H2A)最大的是______,最小的是______。
(3)c(A2-)最大的是_______,最小的是______。
(1)A D
(2)A D (3)D A
【例3】mol·L-1CH3mol·L-1NaOH溶液以等体积混合,若c(H+)>c(OH—),则混合液中粒子浓度关系正确的是()
A.c(CH3COO-)>c(Na+)B.c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
C.2c(H+)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)D.c(CH3COOH)+c(CH3COO-mol·L-1
【解析】AD
2.离子浓度大小比较的守恒规律
(1)电荷守恒:
在任何溶液中,阴离子所带电荷总数总是等于阳离子所带电荷总数,即溶液呈电中性。
如在Na2CO3、NaHCO3溶液中,均存在Na+、、H+、OH-、HCO3-、CO32-离子,它们的浓度不同,但都存在c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)的关系。
(2)物料守恒:
又可称原子守恒,在电解质溶液中,尽管有些离子能发生水解,但这些离子(或离子中所含的原子)所含某些原子的总数是始终不变的,是符合原子守恒的。
如在K2S溶液中,虽然S2-发生了水解,生成了HS-、H2S,但S原子总数不变,只是S2-以不同形式存在而已,与K+存在如下的守恒关系:
c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。
(3)水的电离守恒(质子守恒):
根据水的电离:
H2O
H++OH-,由水电离出的c(H+)、c(OH-)始终是相等的,溶液中的H+、OH-离子虽被其他离子结合,以不同形式存在,但其总量仍是相等的。
如在K2S溶液中,水电离出的OH-即存在如下关系:
c(OH-)=c(H+)+(HS-)+2c(H2S)。
3.应用守恒规律的思维方法
若粒子间用等号连接,应根据守恒原理,视不同情况,从以下几个方面思考:
(1)若等号一端全部是阴离子或阳离子时,应首先考虑溶液中阴、阳离子的电荷守恒。
(2)若等号一端各项中都含同种元素时,首先应考虑这种元素的原子守恒,即物料守恒。
(3)若等号一端为c(H+)或c(OH-)时,应首先考虑是否符合水的电离守恒。
(4)若等号两端既有分子又有离子,则考虑将电荷守恒与物料守恒相加或相减。
或利用质子来源进行分析。
【例4】mol·L-1的醋酸钠溶液20ml与0.1mol·L-1盐酸10ml混合后,溶液显酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是()
A.c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COOH) B.c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)
C.c(CH3COO-)=c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COOH)D.c(Na+)+C(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-)
【答案】BD。
【例5】0.02mol·L-1的HCN溶液与0.02mol·L-1NaCN溶液等体积混合,已知该混合溶液中c(Na+)>c(CN-)。
用“>”、“<”或“=”符号填写下列空格:
(1)液中c(H+)c(OH-)
(2)c(HCN)c(CN-)
(3)c(HCN)+c(CN-)0.02mol·L-1。
【解析】HCN在溶液中存在下列电离平衡:
HCN
H++CN-,NaCN完全电离产生的CN-存在水解平衡:
CN-+H2O
HCN+OH-,假设均不发生电离和水解,则应存在c(Na+)=c(CN-)=c(HCN),混合后溶液中c(Na+)>c(CN-),故说明其水解消耗的CN-大于电离产生的CN-,故有c(OH-)>c(H+)c(HCN)>c(CN-),根据溶液中的“CN”原子守恒,可知混合后,两浓度之和应等于0.02mol·L-1;
【答案】
(1)<
(2)>(3)=
【例6】
(1)取0.2mol·L-1的HX溶液与0.2mol·L-1NaOH溶液等体积混合,测得混合溶液中c(Na+)>c(X-)。
①混合溶液中c(HX)c(X-)
②混合溶液中c(HX)+c(X-)0.1mol·L-1(忽略体积变化);
③混合溶液中由水电离出的c(OH-)0.2mol·L-1HX溶液中由水电离出的c(H+)。
(2)如果取0.2mol·L-1HX溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合,测得混合溶液中pH>7,则说明HX的电离程度______NaX的水解程度。
【答案】
(1)①<②=③>
(2)
作业:
1.25℃时,下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是
3COONa与0.1mol/LHCl溶液等体积混合:
c(Na+)=c(Cl-)>cCH3COO-)>c(OH-)
4Cl与0.1mol/L氨水等体积混合(pH>7):
c(NH3·H2O)>c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)
2CO33溶液等体积混合:
c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
2C2O4与0.1mol/LHCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸):
2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
2.25℃时,甲、乙两烧杯均盛有5mLpH=3的某一元酸溶液,向乙烧杯中加水稀释至pH=4。
下列关于甲烧杯和稀释后的乙烧杯中的溶液的描述中,不正确的是
A.溶液的体积:
10V甲≤V乙
B.水电离出的OH-浓度:
10c(OH-)甲=c(OH-)乙
C.若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和,所得溶液的pH:
甲≤乙
D.若分别与5mLpH=11的NaOH溶液反应,所得溶液的pH:
甲≤乙
8.下列说法正确的是()
A.KClO3和SO3溶于水后能导电,故KClO3和SO3为电解质
B.25℃时,用醋酸溶液滴定等浓度NaOH溶液至pH=7,V(醋酸)<V(NaOH)
C.向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成
D.AgCl沉淀易转化成AgI沉淀且K(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故K(AgI)<K(AgCl)
3.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(SO42-)十c(OH-)
B.含有AgCl和AgI固体的悬浊液:
c(Ag+)>c(C1-)=c(I-)
C.CO2的水溶液:
c(H+)>c(HCO3-)=2c(CO32-)
D.含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液:
3c(Na+)=2[c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4)]
4.下列说法正确的是
A.常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液的pH=4
B.为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH。
若pH>7,则H2A是弱酸;若pH<7,则H2A是强酸
C.用0.2019mol/LNaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合溶液(混合液中两种酸的浓度均约为0.1mol/L),至中性时,溶液中的酸未被完全中和
D.相同温度下,将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1mol/L盐酸、③0.1mol/L氯化镁溶液、④0.1mol/L硝酸银溶液中,Ag+浓度:
①>④=②>③
5.下列电解质溶液的有关叙述正确的是
A.同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7
B.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
C.含lmolKOH的溶液与lmolCO2完全反应后,溶液中c(K+)=c(HCO3-)
D.在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,可使c(Na+)=c(CH3COO-)
答案:
1:
A.0.1 mol⋅L−1CH3COONa溶液与0.1 mol⋅L−1HCl溶液等体积混合生成等浓度的NaCl和CH3COOH,由于醋酸部分电离出氢离子和醋酸根离子,而氢离子还来自水的电离,则c(H+)>c(CH3COO−),正确的离子浓度大小为:
c(Na+)=c(Cl−)>c(H+)>c(CH3COO−),故A错误;
B.0.1 mol⋅L−1NH4Cl溶液与0.1 mol⋅L−1氨水等体积混合,溶液的pH>7,说明一水合氨的电离程度大于铵根离子的水解程度,则c(NH+4)>c(NH3⋅H2O),结合物料守恒可知c(NH+4)>c(Cl−)>c(NH3⋅H2O),溶液中正确的离子浓度大小为:
c(NH+4)>c(Cl−)>c(NH3⋅H2O)>c(OH−),故B错误;
C.0.1 mol⋅L−1Na2CO3溶液与0.1 mol⋅L−1NaHCO3溶液等体积混合,根据物料守恒可得:
2c(Na+)=3c(CO2−3)+3c(HCO−3)+3c(H2CO3),即:
23c(Na+)=c(CO2−3)+c(HCO−3)+c(H2CO3),故C正确;
D.0.1mol⋅L−1Na2C2O4溶液与0.1 mol⋅L−1HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸),反应生成NaHC2O4,根据电荷守恒可得:
2c(C2O2−4)+c(HC2O−4)+c(Cl−)+c(OH−)=c(Na+)+c(H+),故D错误;
故选C.
2:
A.若酸为强酸,则依据溶液吸稀释过程中氢离子浓度不变5ml×10−3=V×10−4,解得:
V=50ml,则10V甲=V乙,若酸为弱酸,加水稀释时,促进弱酸的电离,电离产生的氢离子增多,要使pH仍然为4,加入的水应该多一些,所以10V甲 B.酸溶液中的氢氧根离子是水电离的,则pH=3的酸中,水电离的氢氧根离子浓度为,c(OH−)甲=Kwc(H+)=10−11mol/L,pH=4的酸中,水电离的氢氧根离子浓度为,c(OH−)乙=Kwc(H+)=10−10mol/L,则10c(OH−)甲=c(OH−)乙,故B正确; C.稀释前后甲乙两个烧杯中所含的一元酸的物质的量相等,依据酸碱中和反应可知,消耗氢氧化钠的物质的量相等,生成的盐的浓度甲>乙,若酸为强酸,则二者的pH相等,若酸为弱酸,反应生成强碱弱酸盐,由于甲中盐的浓度较大,则甲溶液的pH大于乙,即所得溶液的pH: 甲⩾乙,故C错误; D.若酸为强酸,分别与5mLpH=11的NaOH溶液反应,恰好发生酸碱中和,生成强酸强碱盐,溶液显中性;若酸为弱酸,则反应后酸有剩余,溶液显酸性,甲中酸溶液浓度大于乙,则甲溶液的pH小于乙,即所得溶液的pH: 甲⩽乙,故D正确; 故选C. 3: 4溶液中存在质子守恒分析,硫酸氢钠电离出钠离子、氢离子、硫酸根离子,NaHSO4=Na++H++SO42-,H2O⇌H++OH-,溶液中质子守恒,c(H+)=c(SO42-)+c(OH-),故A正确; B.AgCl和AgI固体的悬浊液中氯化银溶解度大于碘化银,c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-),故B错误; C.二氧化碳的水溶液中碳酸分步电离,第二步电离微弱,H2CO3⇌H++HCO3-,HCO3-⇌H++CO32-,c(H+)>c(HCO3-)>2c(CO32-),故C错误; D、依据溶液中元素物料守恒计算,含等物质的量NaHC2O4和Na2C2O4的溶液: 2c(Na+)=3[c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4)],故D错误; 【答案】A. 4: A.醋酸是弱电解质,在水溶液中存在电离平衡,加水稀释促进醋酸电离,所以常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液中氢原子浓度大于原来的110,所以该溶液的pH<4,故A错误; B.NaHA水溶液pH<0时,H2A可能是弱酸也可能是强酸,如NaHSO3溶液pH<7,但H2SO3是弱酸,NaHSO4溶液pH<7,但H2SO4是强酸,故B错误; C.醋酸钠是强碱弱酸盐,其水溶液呈碱性,要使醋酸和NaOH的水溶液呈中性,则醋酸应该稍微过量,所以用0.2019 mol/L NaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合溶液(混合液中两种酸的浓度均约为0.1 mol/L),至中性时,酸有剩余,所以溶液中的酸未被完全中和,故C正确; D.AgCl难溶液水,在水溶液中存在溶解平衡,如果溶液中含有Ag+或Cl−,会抑制AgCl溶解, 氯离子浓度越大抑制AgCl溶解程度越大,硝酸银是可溶性银盐,银离子浓度最大,所以这几种溶液中Ag+浓度: ④>①>②>③,故D错误; 故选C. 5: A.强酸强碱不一定是一元强酸和一元强碱,等浓度等体积混合可能酸过量或碱过量,故A错误; B.加入Na2SO4固体,硫酸根离子浓度增大,平衡逆向进行,钡离子浓度减小,故B错误; C.含1molKOH的溶液与1molCO2完全反应后生成碳酸氢钾,碳酸氢根离子水解,c(K+)>c(HCO−3),故C错误; D.在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH,依据电荷守恒;c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO−)+c(OH−),当c(H+)=c(OH−)时,c(Na+)=c(CH3COO−),故D正确; 故选D.
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