内容正文:
专题3 水溶液中的离子反应
微专题(七) 溶液中粒子浓度关系
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1.溶液中的守恒关系
守恒规律
内容
实例(Na2CO3和NaHCO3)
物料守恒
在电解质溶液中,由于某些离子能够水解,粒子种类增多,但这些粒子所含某些原子的总数始终不变
Na2CO3:c(Na+)=2[c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)]
NaHCO3:c(Na+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)
电荷守恒
在电解质溶液中,阳离子的电荷总数与阴离子的电荷总数相等,即溶液呈电中性
Na2CO3:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))
NaHCO3:c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3))
质子守恒
电解质溶液中,分子(或离子)得、失质子(H+)的物质的量应相等
Na2CO3:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3)
NaHCO3:c(OH-)=c(H+)-c(COeq \o\al(2-,3))+c(H2CO3)
2.溶液中离子浓度的大小比较
(1)不同溶液中同一离子浓度的比较
要看溶液中其他离子对其影响的因素。
例如:在相同物质的量浓度的下列溶液中:a.NH4Cl、b.CH3COONH4、c.NH4HSO4,
c(NHeq \o\al(+,4))由大到小的顺序:c>a>b。
(2)同一溶液中不同离子浓度的大小比较
(3)混合溶液中各离子浓度的比较
根据电离程度、水解程度的相对大小分析。
①分子的电离大于相应离子的水解。
例如:等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液中,c(NHeq \o\al(+,4))>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。
②分子的电离小于相应离子的水解。
例如:在0.1 mol·L-1的NaCN和0.1 mol·L-1的HCN溶液的混合液中,各离子浓度的大小顺序为c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)。
1.(2023·哈尔滨期中)在0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中,下列关系正确的是( )
A.c(Na+)=2c(COeq \o\al(2-,3))
B.c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(H2CO3)
C.c(HCOeq \o\al(-,3))>c(H2CO3)
D.c(Na+)+c(H+)=c(COeq \o\al(2-,3))+c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)
解析 COeq \o\al(2-,3)水解而Na+不水解,所以c(Na+)>2c(COeq \o\al(2-,3)),A错误;溶液中的质子守恒为c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \o\al(-,3))+2c(H2CO3),B错误;COeq \o\al(2-,3)第一步水解远远大于第二步,所以c(HCOeq \o\al(-,3))>c(H2CO3),C正确;溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCOeq \o\al(-,3))+c(OH-)+2c(COeq \o\al(2-,3)),D错误。
答案 C
2.(2023·南昌期中)有4种混合溶液,分别由等体积0.1 mol·L-1的2种溶液混合而成:
①CH3COONa与NaCl溶液;②CH3COONa与NaOH溶液;③CH3COONa与NaHSO4溶液;④CH3COONa与NaHCO3溶液。c(CH3COO-)由大到小排序正确的是( )
A.②>④>③>①
B.②>④>①>③
C.③>①>②>④
D.①>④>③>②
解析 ①CH3COONa与NaCl溶液,CH3COO-发生水解;②CH3COONa与NaOH溶液,NaOH为强碱,NaOH电离的OH-抑制了CH3COO-的水解,CH3COO-浓度最大;③CH3COONa与NaHSO4溶液,二者恰好反应生成CH3COOH,CH3COOH的电离程度较小,溶液中CH3COO-浓度最小;④CH3COONa与NaHCO3溶液,HCOeq \o\al(-,3)水解后的溶液显碱性,抑制了CH3COO-的水解,但抑制程度小于②。根据以上分析可知,各混合溶液中c(CH3COO-)由大到小的顺序为②>④>①>③。
答案 B
3.室温下向10 mL 0.1 mol·L-1NaOH溶液中加入0.1 mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A.HA是一元强酸
B.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(HA)>c(OH-)
C.当pH=7时,c(Na+)=c(A-)
D.b点溶液中由水电离出的c(H+)=1.0×10-4.7 mol·L-1
解析 a点时酸碱恰好中和,溶液pH=8.7,说明HA为弱酸,A错误;a点时酸碱恰好中和,溶液pH=8.7,说明HA为弱酸,NaA溶液水解呈碱性,应为c(OH-)>c(HA),B错误;当pH=7时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),则c(Na+)=c(A-),C正确;b点溶液中含有等物质的量浓度的NaA和HA,溶液显酸性,HA的电离抑制水的电离,由水电离出的c(H+)=1.0×10-(14-4.7)mol·L-1=1.0×10-9.3 mol·L-1,D错误。
答案 C
4.25 ℃时,向100 mL 0.01 mol·L-1的NaHA溶液中分别加入浓度均为0.01 mol·L-1的NaOH溶液和盐酸,混合溶液的pH随所加溶液体积的变化如图所示(忽略过程中的体积变化)。下列说法不正确的是( )
A.25 ℃时,H2A的第二步电离平衡常数约为10-7
B.水的电离程度:N>M>P
C.随着盐酸的不断滴入,最终溶液的pH不会小于2
D.M点时溶液中存在:2ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A2-))+ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(HA-))=ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Na+))
解析 起点时,0.01 mol/L NaHA溶液的pH=4,溶液显酸性,电离方程式为HA-H++A2-,ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A2-))≈ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H+))=10-4 mol/L,ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(HA-))≈0.01 mol/L,因此第二步电离平衡常数约为Ka2=eq \f(10-4×10-4,0.01)=10-6,A项错误;根据上述分析,加入NaOH溶液体积0~100 mL,水的电离程度逐渐增大,当加入100 mL NaOH时,此时溶液溶质为Na2A,水的电离程度达到最大,加入盐酸溶液,抑制水的电离,因此水的电离程度为N>M>P,B项正确;随着盐酸不断加入,溶液酸性不断增强,HCl为强电解质,完全电离,pH=2的酸性溶液ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H+))=0.01 mol/L,若HA-完全电离,则随着盐酸的加入,当加入体积V=100 mL时,溶液中ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H+))=
eq \f(0.01 mol/L×100×10-3 L+0.01 mol/L×V×10-3L,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(100+V))×10-3L)=0.01 mol/L,但HA-并不完全电离,因此溶液中ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H+))<0.01 mol/L,最终溶液pH不会小于2,C项正确;根据电荷守恒有ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H+))+ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Na+))=ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH-))+ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(HA-))+2ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A2-)),M点溶液的pH=7,ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(H+))=ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH-)),即有ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Na+))=ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(HA-))+2ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(A2-)),D项正确。
答案 A
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