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题型16 水溶液中粒子浓度的关系判断
1 (2022·全国乙卷)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10-3。在某体系中,H+与A-离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。
设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A-),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)+c(A-)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10-4
[解析] 常温下,溶液Ⅰ的pH=7.0,则溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol/L,c(H+)<c(OH-)+c(A-),A错误;常温下,溶液Ⅱ的pH=1.0,溶液中c(H+)=0.1 mol/L,Ka==1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),则=1.0×10-3,解得=,B正确;根据题意,未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等,C错误;常温下溶液Ⅰ的pH=7.0,则c(H+)=1×10-7 mol/L,Ka==1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),=1.0×10-3,则溶液Ⅰ中c总(HA)=(104+1)c(HA),溶液Ⅱ的pH=1.0,则c(H+)=0.1 mol/L,Ka==1.0×10-3,c总(HA)=c(HA)+c(A-),=1.0×10-3,溶液Ⅱ中c总(HA)=1.01c(HA),因为溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)相等,故溶液Ⅰ和Ⅱ中c总(HA)之比为[(104+1)c(HA)]∶[1.01c(HA)]=(104+1)∶1.01≈104,D错误。
[答案] B
2 (2022·浙江6月选考)25 ℃时,向20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaOH溶液(醋酸的Ka=1.8×10-5;用0.1 mol·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)
[解析] 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,使溶液显碱性,A正确;滴加NaOH溶液至pH=4.3的过程中,若只与HCl发生反应H++OH-===H2O,则滴加NaOH溶液的体积为20 mL,根据电离常数,0.1 mol·L-1的醋酸中,c(H+)≈c(CH3COO-)== mol·L-1=3×10-3.5 mol·L-1>1.0×10-4.3 mol·L-1,故用NaOH溶液滴定的过程中,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;滴定前盐酸和醋酸的浓度相同,故滴定过程中,根据元素质量守恒可知:c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),C正确;当加入的NaOH溶液的体积为30 mL时,溶液中除NaCl外还有等浓度的CH3COONa、CH3COOH,根据Ka=1.8×10-5>Kh==可知,此时溶液仍然呈酸性,需继续滴加NaOH溶液才能使溶液pH=7,故有c(Na+)>c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH),D正确。
[答案] B
1.溶液中粒子浓度大小比较的规律
比较粒子浓度大小时关键是先确定所得电解质溶液的酸碱性
(1)多元弱酸的酸式盐溶液:对于电离为主的,如NaHSO3,遵循c(自身)>c(电离产物)>c(水解产物),即c(HSO)>c(SO)>c(H2SO3);对于水解为主的,如NaHCO3,遵循c(自身)>c(水解产物)>c(电离产物),即c(HCO)>c(H2CO3)>c(CO)。
(注:常见的酸式盐中NaHSO3和NaH2PO4溶液是以电离为主,显酸性。)
(2)混合溶液离子浓度:例如0.2 mol·L-1氨水与0.2 mol·L-1氯化铵溶液等体积混合后,溶液以电离为主,显碱性(常见物质中除了等浓度氢氰酸和氰化物混合溶液,都以电离为主),所以c(OH-)>c(H+),则NH浓度大于Cl-浓度,即c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。再如0.2 mol·L-1醋酸与0.2 mol·L-1醋酸钠溶液等体积混合后,溶液以电离为主,显酸性,所以c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
(3)溶液中离子、分子浓度的比较:对于HA和NaA的混合溶液,在比较盐或酸的水解、电离对溶液酸、碱