第8章 第40讲 溶液中粒子浓度关系（word教参）-【导学教程】2025年化学新编高考大一轮总复习（人教单选版）

第40讲　溶液中粒子浓度关系 [课程标准]　1.理解电解质溶液中的电离平衡和水解平衡。2.掌握溶液中各组分之间的守恒关系与大小比较。 考点　粒子浓度关系 一、熟知两大理论，构建强弱意识 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，还要考虑水的电离，如氨水中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，第一步电离的程度远大于第二步电离的程度。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损失是微量的(互相促进的水解除外)，但由于存在水的电离，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，第一步水解的程度远大于第二步水解的程度，如在Na2CO3溶液中，CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO)＞c(HCO)＞c(H2CO3)。 二、把握三个守恒，明确等量关系 1．电荷守恒 如在Na2CO3溶液中存在Na＋、CO、H＋、OH－、HCO，它们存在如下关系： c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO)＋c(HCO)＋c(OH－)。 2．元素守恒 变化前后某种元素的原子个数守恒。 3．质子守恒 质子守恒即H2O电离出的H＋和OH－浓度相等。如在Na2CO3溶液中，水电离出OH－和H＋，其中水电离出的H＋以H＋、HCO、H2CO3三种形式存在于溶液中，则有c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO)＋2c(H2CO3)(由电荷守恒式减去物料守恒式也可求出质子守恒式)。 　单一溶液中离子浓度的关系 1．0.1 mol·L－1的NH4Cl溶液 (1)粒子种类：________________________________________________________________________。 (2)离子浓度大小关系：________________________________________________________________________。 (3)元素守恒：________________________________________________________________________。 答案　(1)Cl－、NH、H＋、OH－、NH3·H2O、H2O (2)c(Cl－)＞c(NH)＞c(H＋)＞c(OH－) (3)c(Cl－)＝c(NH)＋c(NH3·H2O) 2．0.1 mol·L－1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系 (1)大小关系：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)元素守恒：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)电荷守恒：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)质子守恒：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　Na2CO3===2Na＋＋CO(完全电离)， CO＋H2OHCO＋OH－(主要)， HCO＋H2OH2CO3＋OH－(次要)， H2OH＋＋OH－(极微弱)。 答案　(1)c(Na＋)＞c(CO)＞c(OH－)＞c(HCO)＞c(H＋) (2)c(Na＋)＝2[c(CO)＋c(HCO)＋c(H2CO3)] (3)c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋c(OH－)＋2c(CO) (4)c(OH－)＝c(H＋)＋2c(H2CO3)＋c(HCO) 3．0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系 (1)大小关系：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)元素守恒：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)电荷守恒：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)质子守恒：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　NaHCO3===Na＋＋HCO(完全电离)， HCO＋H2OH2CO3＋OH－(主要)， HCOH＋＋CO(次要)， H2OH＋＋OH－(极微弱)。 答案　(1)c(Na＋)＞c(HCO)＞c(OH－)＞c(H＋)＞c(CO) (2)c(Na＋)＝c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3) (3)c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－) (4)c(OH－)＝c(H2CO3)＋c(H＋)－c(CO) 规避等量关系中的2个易失分点 (1)电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。如2c(CO)的“2”代表一个CO带2个负电荷，不可漏掉。 (2)元素守恒式中，离子浓度系数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中，“2”表示c(Na＋)是溶液中各种硫元素存在形式的硫原子总浓度的2倍。 　混合溶液(缓冲溶液)中粒子浓度的关系判断 4．(2024·1月九省联考贵州卷)在25 ℃时，对10.0 mL浓度均为0.1 mol·L－1盐酸和醋酸的混合溶液进行如下操作。下列说法正确的是(　　) A．加入少量CH3COONa固体，溶液中将减小 B．加入10.0 mL相同浓度的NaOH溶液，所得溶液pH>7 C．加入15.0 mL NaOH溶液，若所得溶液pH<7，则水电离的c(H＋)<1×10－7mol·L－1 D．加入20.0 mL相同浓度的NaOH溶液，若忽略混合时的体积变化，此时溶液中：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＋c(Cl－)＝c(Na＋)＝0.05 mol·L－1 解析　向盐酸和醋酸的混合溶液中加入少量CH3COONa固体，则c(CH3COO－)变大，平衡逆向移动，c(CH3COOH)变大，但没有c(CH3COO－)变大的多，故增大，故A错误；加入10.0 mL相同浓度的NaOH溶液，溶液中为氯化钠和醋酸混合物，显酸性，所得溶液pH<7，故B错误；加入15.0 mL NaOH溶液，若所得溶液pH<7，说明溶液显酸性，即酸有剩余，酸对水的电离抑制，故水电离的c(H＋)<1×10－7mol·L－1，故C正确；加入20.0 mL相同浓度的NaOH溶液，根据物料守恒c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＋c(Cl－)＝c(Na＋)＝0.1 mol·L－1×＝0.067 mol·L－1，故D错误。 答案　C 5．常温下，NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH＜7。 (1)溶液中粒子浓度的大小关系：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(水分子除外)。 (2)电荷守恒：________________________________________________________________________。 (3)元素守恒：________________________________________________________________________。 (4)质子守恒：________________________________________________________________________。 解析　中和反应后，溶质为等量的CH3COONa、CH3COOH，且CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度，c(CH3COO－)与c(CH3COOH)之和等于c(Na＋)的2倍。 答案　(1)c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(CH3COOH)>c(H＋)>c(OH－) (2)c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋) (3)2c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH) (4)c(CH3COOH)＋2c(H＋)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－) 6．比较下列几种溶液混合后各离子浓度的大小。 (1)CH3COOH和NaOH等浓度等体积混合，离子浓度大小顺序为________________________________________________________________________。 (2)pH＝2的CH3COOH与pH＝12的NaOH等体积混合，离子浓度大小顺序为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋) (2)c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－) 混合溶液中粒子浓度大小比较 　不同溶液中同一离子浓度的大小比较 7．比较下列几组溶液中指定离子浓度的大小。 (1)浓度均为0.1 mol·L－1的①H2S　②NaHS　③Na2S　④H2S和NaHS混合液，溶液pH从大到小的顺序是________________。 (2)相同浓度的下列溶液中：①CH3COONH4②CH3COONa　③CH3COOH，c(CH3COO－)由大到小的顺序是__________________。 (3)c(NH)相等的①(NH4)2SO4溶液②NH4HSO4溶液③(NH4)2CO3溶液④NH4Cl溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序为__________________。 答案　(1)③＞②＞④＞① (2)②＞①＞③ (3)④＞②＞③＞① 不同溶液中同一离子浓度的大小比较 选好参照物，分组比较各个击破： 如25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液中： ①NH4Cl；②CH3COONH4；③NH4HSO4； ④(NH4)2SO4；⑤(NH4)2Fe(SO4)2，c(NH)由大到小的顺序为⑤＞④＞③＞①＞②。 分析流程： 分组 [对应学生用书P229] 1．(2021·天津卷)常温下，下列有关电解质溶液的叙述正确的是(　　) A．在0.1 mol·L－1H3PO4溶液中c(H3PO4)＞c(H2PO－4)＞c(HPO)＞c(PO) B．在0.1 mol·L－1Na2C2O4溶液中c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2O－4)＋c(C2O) C．在0.1 mol·L－1NaHCO3溶液中c(H2CO3)＋c(HCO)＝0.1 mol·L－1 D．氨水和NH4Cl溶液混合，形成pH＝9的溶液中c(Cl－)＞c(NH)＞c(OH－)＞c(H＋) 解析　由于磷酸为多元酸，第一步电离大于第二步电离大于第三步电离，所以在0.1 mol·L－1H3PO4溶液中，离子浓度大小为：c(H3PO4)＞c(H2PO)＞c(HPO)＞c(PO)，故A正确；在0.1 mol·L－1Na2C2O4溶液中，根据电荷守恒得到c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HC2O)＋2c(C2O)，故B错误；在0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中，根据元素守恒得到c(H2CO3)＋c(HCO)＋c(CO)＝0.1 mol·L－1，故C错误；氨水和NH4Cl溶液混合，形成pH＝9的溶液，则c(OH－)＞c(H＋)，根据电荷守恒c(Cl－)＋c(OH－)＝c(NH)＋c(H＋)，则c(Cl－)＜c(NH)，故D错误。 答案　A 2．(2022·辽宁卷)甘氨酸(NH2CH2COOH)是人体必需氨基酸之一，在25 ℃时，NHCH2COOH、NHCH2COO－和NH2CH2COO－的分布分数与溶液pH关系如图。下列说法错误的是(　　) A．甘氨酸具有两性 B．曲线c代表NH2CH2COO－ C．NHCH2COO－＋H2ONHCH2COOH＋OH－的平衡常数K＝10－11.65 D．c2(NHCH2COO－)＜c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO－) 解析　NH2CH2COOH中存在—NH2和—COOH，所以溶液既有酸性又有碱性，故A正确；氨基具有碱性，在酸性较强时会结合氢离子，羧基具有酸性，在碱性较强时与氢氧根离子反应，故曲线a表示NHCH2COOH的分布分数随溶液pH的变化，曲线b表示NHCH2COO－的分布分数随溶液pH的变化，曲线c表示NH2CH2COO－的分布分数随溶液pH的变化，故B正确；NHCH2COO－＋H2ONHCH2COOH＋OH－的平衡常数K＝，25 ℃时，根据a、b曲线交点坐标(2.35,0.50)可知，pH＝2.35时，c(NHCH2COO－)＝c(NHCH2COOH)，则K＝c(OH－)＝＝10－11.65，故C正确；由C项分析可知，＝，根据b、c曲线交点坐标(9.78,0.50)分析可得电离平衡NHCH2COO－NH2CH2COO－＋H＋的电离常数为K1＝10－9.78，＝＝，则×＝×＝<1，即c2(NHCH2COO－)>c(NHCH2COOH)·c(NH2CH2COO－)，故D错误。 答案　D 3．(2023·湖南卷改编)常温下，用浓度为0.020 0 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol·L－1的HCl和CH3COOH的混合溶液，滴定过程中溶液的pH随η(η＝)的变化曲线如图所示。 (1)Ka(CH3COOH)＝__________。 (2)a点溶液中，c(Na＋)、c(Cl－)、c(CH3COOH)、c(CH3COO－)四种粒子浓度关系：________________________________________________________________________。 (3)b点溶液中，c(CH3COOH)__________(填“＞”“＝”或“＜”)c(CH3COO－)。 解析　NaOH溶液和HCl、CH3COOH混酸反应时，先与强酸反应，然后再与弱酸反应，由滴定曲线可知，a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水，CH3COOH未发生反应，溶质成分为NaCl和CH3COOH；b点时CH3COOH反应掉一半，溶质成分为NaCl、CH3COOH和CH3COONa；c点时NaOH溶液与CH3COOH恰好完全反应，溶质成分为NaCl、CH3COONa；d点时NaOH过量，溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH。 (1)由分析可知，a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH，c(CH3COOH)＝0.010 0 mol/L，c(H＋)＝10－3.38mol/L，Ka(CH3COOH)＝≈＝10－4.76。 (2)a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液，存在元素守恒关系c(Na＋)＝c(Cl－)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)。 (3)b点溶液中含有NaCl及等浓度的CH3COOH和CH3COONa，由于pH<7溶液显酸性，说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO－的水解程度，c(CH3COOH)<c(CH3COO－)。 答案　(1)10－4.76　(2)c(Na＋)＝c(Cl－)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)　(3)< 学科网（北京）股份有限公司 $$