2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第八章第5课时　溶液中粒子浓度关系

第5课时　溶液中粒子浓度关系

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考点　溶液中粒子浓度关系判断与比较

1.理解两大平衡,树立微弱意识

(1)电离平衡

①弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离远远小于弱酸、弱碱的电离能力。如CH3COOH溶液中,c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。　

②多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一步电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如在H2S溶液中,c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)。

(2)水解平衡

①弱电解质离子的水解是微弱的(双水解除外),但水的电离程度远远小于盐的水解程度。如NH4Cl溶液中,c(Cl-)>c()>c(H+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)。

②多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,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,c()>c(HC)>c(H2CO3)。

2.巧用守恒思想,明确定量关系

(1)等式关系

[名师点拨] 守恒关系式的判断技巧

(2)不等式关系

3.明晰三大类型,掌握解题流程

(1)溶液中粒子浓度大小比较三大类型

类型一　单一溶液中各粒子浓度的比较

①多元弱酸溶液:多元弱酸分步电离,电离程度逐级减弱。如H3PO4溶液中:c(H+)>c(H2P)>c(HP)>c(P)。

②多元弱酸的正盐溶液:多元弱酸的酸根离子分步水解,水解程度逐级减弱。如在Na2CO3溶液中:c(Na+)>c(C)>c(OH-)>c(HC)>。

类型二　混合溶液中各粒子浓度的比较

混合溶液要综合分析电离、水解等因素。如在 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液和0.1 mol·L-1的氨水混合溶液中,NH3·H2O的电离程度强于的水解程度,溶液呈碱性,各离子浓度大小顺序为c()>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。

类型三　不同溶液中同一粒子浓度的比较

不同溶液要看溶液中其他离子对该离子的影响。

如在相同物质的量浓度的下列溶液中:①NH4Cl;②CH3COONH4;③NH4HSO4,c()由大到小的顺序为③>①>②。

(2)溶液中粒子浓度大小比较解题流程

类型一　单一溶液中粒子浓度关系

[典例1] 下列关于0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的说法正确的是(　　)

A.溶质的电离方程式为NaHCO3Na++H++C

B.25 ℃时,加水稀释后,n(H+)与n(OH-)的乘积变大

C.离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+c(C)

D.温度升高,c(HC)增大

解析:A项中HC不能拆开,应该为:NaHCO3Na++HC,A项错误;B项,n(H+)×n(OH-)=[c(H+)×V]×[c(OH-)×V]=[c(H+)×c(OH-)]×(V×V)=KW·V2,由于水的离子积不变而溶液体积增大,故n(H+)×n(OH-)的值增大,B项正确;由电荷守恒可知:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+2c(C),C项错误;温度升高,HC水解程度增大,反应HC+H2OH2CO3+OH-平衡右移,HC浓度减小,D项错误。

答案:B

[对点精练1] 25 ℃时,下列各溶液中,微粒的物质的量浓度关系正确的是(　A　)

A.0.1 mol/L Na2CO3溶液:c(OH-)=c(HC)+c(H+)+2c(H2CO3)

B.0.1 mol/L NH4Cl溶液:c()=c(Cl-)

C.pH=8.3的NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HC)>c()>c(H2CO3)

D.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合,c(Cl-)>c()>c(OH-)=c(H+)

解析:A项,0.1 mol/L Na2CO3溶液中,由质子守恒可知,c(OH-)=c(HC)+c(H+)+2c(H2CO3),正确;B项,0.1 mol/L NH4Cl溶液中,因铵根离子水解,则 c()<c(Cl-),错误;C项,pH=8.3的NaHCO3溶液水解大于电离,所以:c(Na+)>c(HC)>c(H2CO3)>c(),错误;D项,pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合溶液显碱性,c()>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),错误。

类型二　混合溶液中粒子浓度关系

[典例2] (2016·全国Ⅲ卷)下列有关电解质溶液的说法正确的是(　　)

A.向0.1 mol·L-1CH3COOH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>1

D.向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变

解析:由Ka(CH3COOH)=知,=,稀释时,Ka (CH3COOH)不变,c(CH3COO-)减小,故增大,A错误;由CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-知,该水解反应的平衡常数K=,升高温度,K增大,故减小,B错误;根据电荷守恒,c()+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),呈中性,则 c(H+)=c(OH-),即c()=c(Cl-),故=1,C错误;溶液中的==,由于Ksp(AgCl)和Ksp(AgBr)均为常数,故向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变,D正确。

答案:D

[对点精练2] (2019·吉林长春检测)已知:H2A为二元弱酸,25 ℃时,在0.1 mol·L-1 50 mL的H2A溶液中,H2A、HA-、A2-的物质的量浓度随溶液pH变化的关系如图所示(注:溶液的pH用NaOH固体调节,体积变化忽略不计)。

下列说法不正确的是(　D　)

A.在pH=3时,c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)

B.pH在0～7中,c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)=0.1 mol·L-1　

C.pH在3→6的过程中,主要发生反应HA-+OH-A2-+H2O

D.在pH=4.3时,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(HA-)　

解析:H2A属于二元弱酸,加入NaOH固体调节pH,反应的先后顺序是H2A+NaOHNaHA+H2O,NaHA+NaOHNa2A+H2O,①代表的是H2A,②代表的是HA-,③代表的是A2-。A项,根据图像,pH=3时,浓度大小顺序是c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),正确;B项,根据物料守恒,有c(HA-)+c(A2-)+c(H2A)=0.1 mol·L-1,正确;C项,pH在 3→6 的过程中,HA-浓度降低,c(A2-)升高,即发生反应:HA-+OH-A2-+H2O,正确;D项,根据电荷守恒,c(H+)+c(Na+)=c(HA-)+c(OH-)+2c(A2-),不正确。

类型三　不同溶液中同一粒子浓度关系比较

[典例3] (2019·山东临沂联考改编)相同物质的量浓度的下列溶液中:①NH4Al(SO4)2、②NH4Cl、③CH3COONH4,则c()由大到小的顺序是　　　　　　　。 

解析:NH4Cl是强酸弱碱盐,铵根离子水解呈酸性,NH4Al(SO4)2电离出铵根离子和铝离子水解相互抑制,所以水解的铵根离子相对NH4Cl较少,CH3COONH4为弱酸弱碱盐,水解相互促进,水解的铵根离子相对NH4Cl多,相同物质的量浓度的溶液中,则c()由大到小的顺序是①>②>③。

答案:①>②>③

[对点精练3] 有4种混合溶液,分别由等体积0.1 mol·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(　C　)

A.pH:②<①<③<④

B.溶液中c(H+):①<③<②<④

C.c():①<③<②<④

D.c(NH3·H2O):①<③<④<②

解析: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。

类型四　与图像有关的粒子浓度关系

[典例4] (2017·全国Ⅱ卷)改变0.1 mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH的变化如图所示[已知δ(X)=]。下列叙述错误的是(　　)

A.pH=1.2时,c(H2A)=c(HA-)

B.lg[K2(H2A)]=-4.2

C.pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)

D.pH=4.2时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)

解析:由题图可知:pH=1.2时,δ(H2A)=δ(HA-),由公式知c(H2A)=c(HA-),A正确;H2A的二级电离为HA-H++A2-,所以K2(H2A)=,由题图可知pH=4.2时,c(A2-)=c(HA-),所以K2(H2A)=c(H+),所以lg[K2(H2A)]=-4.2,B正确;由题图知:pH=2.7时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C正确;由题图知:pH=4.2时,δ(HA-)=δ(A2-),即c(HA-)=c(A2-)≠c(H+)=10-4.2,D错误。

答案:D

[对点精练4] (2019·河南洛阳四模)常温下,向10 mL 0.10 mol/L CuCl2溶液中滴加0.10 mol/L Na2S溶液,滴加过程中-lg c(Cu2+)与Na2S溶液体积(V)的关系如图所示。下列说法正确的是(　D　)

A.Ksp(CuS)的数量级为10-21

B.曲线上a点溶液中,c(S2-)·c(Cu2+)>Ksp(CuS)

C.a、b、c三点溶液中,n(H+)和n(OH-)的积最小的为b点

D.c点溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)

解析:该温度下,平衡时c(Cu2+)=c(S2-)=10-17.7 mol/L,则Ksp(CuS)=[Cu2+][S2-]=10-17.7×10-17.7 mol2/L2=10-35.4 mol2/L2=100.6×10-36 mol2/L2,由于1<100.6<10,则Ksp(CuS)的数量级为10-36,A错误;由于温度不变,曲线上各点的溶液均满足c(S2-)·c(Cu2+)=Ksp(CuS),B错误;a、c点均促进水的电离,b点恰好生成CuS和NaCl,对水的电离无影响,则水的电离程度最小的是b点,C错误;c点时溶质为NaCl和Na2S,n(Na+)=0.1 mol/L×0.02 L×2=0.004 mol,n(Cl-)=0.1 mol/L×0.01 L×2=0.002 mol,即c(Na+)>c(Cl-),Na2S是弱酸强碱盐,水解使溶液显碱性,即c(S2-)>c(OH-)>c(H+),所以c点溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+),D正确。