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热点题型04 离子浓度大小比较
水溶液中粒子浓度的关系判断是近年高考的重点和难点题型,主要考查粒子浓度的大小顺序,溶液pH的判断以及溶液中的各种守恒,如电荷守恒、元素质量守恒、质子守恒等粒子之间关系的判断,具有一定的综合性、灵活性和技巧性。
一、电解质溶液中的三个守恒关系
(1)电荷守恒关系
电解质溶液中,不论存在多少种离子,溶液总是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数,如Na2SO3溶液中存在着Na+、SO、H+、OH-、HSO,它们存在如下关系:c平(Na+)+c平(H+)=2c平(SO)+c平(HSO)+c平(OH-)。
(2)物料守恒关系
电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,离子种类增多,但原子总数是守恒的,如Na2SO3溶液中SO能水解,故硫元素以SO、HSO、H2SO3三种形式存在,它们之间的守恒关系为c平(Na+)=2c平(SO)+2c平(HSO)+2c平(H2SO3)。
(3)质子守恒关系
质子守恒是指电解质在水溶液中发生电离、水解时,存在H+的转移,在转移时,失去H+的物质的量与得到H+的物质的量是相等的。如Na2SO3溶液中有关系式:c平(OH-)=c平(H+)+c平(HSO)+2c平(H2SO3)。
二、离子浓度大小比较的常用方法
(1)多元弱酸溶液,根据多步电离分析,如在H3PO4溶液中:c平(H+)>c平(H2PO)>c平(HPO)>c平(PO)。
(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:c平(Na+)>c平(CO)>c平(OH-)>c平(HCO)>c平(H+)。
(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综合分析。
①电离程度大于水解程度的有NH3·H2O和NH、CH3COOH和CH3COO-、HSO。如0.1 mol·L-1NH4Cl和0.1 mol·L-1的氨水混合溶液中,由于NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,导致溶液呈碱性。溶液中各离子浓度的大小顺序为c平(NH)>c平(Cl-)>c平(OH-)>c平(H+)。
②电离程度小于水解程度的有HCN和CN-、HCO和CO、HCO。
如0.1 mol·L-1的HCN和0.1 mol·L-1的NaCN混合溶液中:由于HCN的电离程度小于CN-的水解程度,导致溶液呈碱性。溶液中各离子浓度的大小顺序为c平(Na+)>c平(CN-)>c平(OH-)>c平(H+)。
【方法技巧】根据离子浓度守恒关系判断大小问题,要抓住一个原理、两类平衡、三种守恒进行分析,即化学平衡移动原理,电离平衡和水解平衡,电荷守恒、物料守恒和质子守恒。若是“=”考虑三种守恒,若是“>”或“<”可考虑弱电解质的电离或盐类的水解。
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考向01 单一溶液中粒子浓度的关系
1.(天津市河北区2023- 2024学年高三期末)常温下,浓度均为的下列溶液中,粒子的物质的量浓度关系正确的是
A.溶液中,
B.溶液中,
C.溶液中,
D.溶液中,
【答案】C
【解析】醋酸是弱酸,部分电离,氢离子和醋酸根离子浓度远小于0.1mol/L,A错误;硝酸铵是强酸弱碱盐,铵根离子存在水解,故,B错误;硫酸钠是强酸强碱盐溶液显中性,,
C正确;溶液中元素守恒,,D错误;故选C。
考向02 混合溶液中粒子浓度关系
2.(天津市河北区2023-2024学年高三模拟)常温下,用氨水滴定10mL浓度均为的HCl和的混合液,下列说法正确的是
A.在氨水滴定前,HCl和的混合液中
B.当滴入氨水10mL时,
C.当滴入氨水20mL时,
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20mL,
【答案】C
【解析】常温下,用氨水滴定10 mL浓度均为的HCl和 CH3COOH的混合液。当滴入氨水10 mL 时,混合溶液中溶质为NH4Cl和CH3COOH,且二者物质的量之比为1∶l;当滴入氨水20 mL时,氨水与混酸完全反应生成NH4Cl和CH3COONH4。当滴入氨水前,HCl和 CH3COOH的混合液中,HCl完全电离,CH3COOH部分电离,所以有c(Cl-)>c(CH3COO-),故A项错误;当滴入氨水10 mL时,混合溶液中溶质可看作NH4Cl和CH3COOH,且二者物质的量之比为1∶1,NH4+存在形式为NH4+和NH3·H2O,CH3COOH存在形式为CH3COOH和CH3COO-,溶液体积相等所以有,故B项错误;由分析知,此时溶液中溶质为NH4Cl和CH3COONH4,根据电荷守恒有c(H+)+c(NH4+)= c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),由物料守恒知,c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(Cl-),将两式进行相减即可得到,故C项正确;当溶液呈中性时c(H+)=c(OH-),CH3COONH4溶液显中性,NH4Cl溶液显酸性,在20 mL 时,此时溶液中溶质为NH4Cl和CH3COONH4,溶液显酸性,因此当溶液显中性时,氨水滴入量大于20 mL,溶液呈中性时氨水过量,醋酸铵为中性可忽略其对酸碱性的影响,则,故D项错误;故选C。
考向03 不同溶液中同一离子浓度大小的比较
3.(天津市北辰区2023-2024学年高三模拟)下列5种混合溶液,分别由0.1 mol ·L-1的两种溶液等体积混合而成:
①CH3COONa与NaHSO4,②CH3COONa与NaOH,③CH3COONa与NaCl,④CH3COONa与NaHCO3,⑤CH3COONa与NaHSO3。下列各项排序正确的是( )
A.pH:②>④>⑤>③>①
B.c(CH3COOH):①>③>⑤>④>②
C.c(CH3COO-):②>③>④>⑤>①
D.:①>⑤>③>④>②
【答案】D
【解析】A项中pH的大小关系为②>④>③>⑤>①;B项中c(CH3COOH)的大小关系为①>⑤>③>④>②;C项中c(CH3COO-)的大小关系为②>④>③>⑤>①;D项中的大小关系为①>⑤>③>④>②,故正确。
4.(天津市宁河区2023-2024学年高三期末)常温下,用的溶液滴定等浓度的某酸HX,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A.曲线上所有点的溶液中均存在:
B.c点溶液中:
C.需用甲基橙作指示剂
D.d点溶液中:
【答案】D
【解析】a点没有加入NaOH,溶液中不存在Na+,根据电荷守恒:,A错误;用的溶液滴定等浓度的某酸HX,则c点溶质为NaX,根据质子守恒可知,,B错误 ;甲基橙变色范围为3.1~4.4,根据图可知,滴定突跃范围不在此范围内,不宜选用甲基橙作为指示剂,C错误;d点为加入NaOH溶液体积为40mL,恰好反应生成等量的NaX和NaOH,X-水解导致其浓度小于OH-,则,D正确; 故选D。
5.(天津市部分区2023届高三一模)常温下,将0.01mol∙L-1盐酸逐滴加入10mL0.01mol∙L-1NaA溶液中。滴加过程中,A-、HA的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图1所示,pH随加入盐酸体积的变化如图2所示。下列说法正确的是
A.当pH=7时,溶液中c(Cl-)=c(Na+)
B.水解平衡常数Kh(NaA)=10-9.5
C.b点对应溶液中:c(Cl-)>c(A-)>c(OH-)
D.c点对应溶液中:c(A-)+c(HA)=0.01mol∙L-1
【答案】C
【解析】A.依据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(A-)+c(OH-),当pH=7时,c(OH-)=c(H+),溶液中c(Cl-)+c(A-)=c(Na+),A不正确;
B.在a点,c(A-)=c(HA),则水解平衡常数Kh(NaA)== c(OH-)=10-4.5,B不正确;
C.b点对应溶液中,反应后,c(NaCl)=c(NaA)=c(HA),但此时溶液pH=10,呈碱性,则A-的水解程度大于HA的电离程度,A-的浓度减小,所以c(Cl-)>c(A-)>c(OH-),C正确;
D.c点对应溶液的体积为20mL,恰好为NaA溶液体积的二倍,依据物料守恒,c(A-)+c(HA)=0.005mol∙L-1,D不正确;故选C。
6.(天津市十二区重点学校2023届高三联考)室温下:、、、,实验室进行多组实验测定某些酸、碱、盐性质,相关实验记录如下:
实验
实验操作和现象
1
测定溶液的约为8
2
测定与溶液等体积混合,测得混合溶液的
3
向溶液中通入少量的,测得降低
4
向溶液中加入等体积溶液,产生白色沉淀
下列所得结论正确的是
A.实验1溶液中存在:
B.实验2所得混合溶液中存在:
C.实验3反应的离子方程式:
D.实验4所得上层清液中的
【答案】D
【解析】根据电荷守恒可知,实验1溶液中存在,A错误;0.1mol/LHCN与0.05mol/LNaOH等体积混合,此时溶液中溶质为NaCN和HCN且两者物质的量相同,混合溶液pH>7,说明CN-水解程度大于HCN的电离程度,因此c(CN-)<c(HCN),B错误;HCN酸性强于,实验3反应的离子方程式为CO2+H2O+CN-=+HCN,C错误;0.01mol/LNa2CO3溶液中加入等体积0.02mol/LBaCl2,设溶液体积为VL,混合后Ba2+剩余0.01Vmol,浓度为0.005mol/L,根据Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,c()=mol/L,D正确;故选D。
7.(天津市南开中学2024届高三月考)常温下,已知醋酸的电离常数为,向20mL
溶液中逐滴加入的NaOH溶液,溶液中水电离的随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是(已知)
A.b、d两点溶液的pH相同
B.b点溶液中微粒浓度大小顺序是:
C.e点所示溶液中,
D.a点坐标为
【答案】B
【分析】由图可知,a点为醋酸溶液,醋酸在溶液中电离出的氢离子抑制水的电离,b点为等浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液,醋酸的电离程度大于醋酸钠的水解程度,溶液呈酸性,抑制水的电离,c点为醋酸钠溶液,醋酸钠在溶液中水解使溶液呈碱性,促进水的电离,d点为醋酸钠和氢氧化钠的混合溶液,溶液呈碱性,抑制水的电离,e点为等浓度的醋酸钠和氢氧化钠的混合溶液,溶液呈碱性,抑制水的电离。
【解析】由分析可知,b点为等浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液,溶液呈酸性,d点为醋酸钠和氢氧化钠的混合溶液,溶液呈碱性,则b、d两点溶液pH不相同,故A错误;由分析可知,b点为等浓度的醋酸和醋酸钠的混合溶液,醋酸的电离程度大于醋酸钠的水解程度,溶液呈酸性,则溶液中微粒浓度的大小顺序为,故B正确;由分析可知,e点为等浓度的醋酸钠和氢氧化钠的混合溶液,溶液中存在物料守恒关系c(Na+)=2[c(CH3COOH)+c(CHCOO—)]= ≠0.05mol/L,故C错误;由分析可知,a点为醋酸溶液,由电离常数可知,溶液中氢离子浓度为=4.2×10-4 mol/L,水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度,则溶液中水电离出的氢离子浓度为=2.4×10-11 mol/L,所以a点坐标为(0,2.4×10 -11),故D不正确;故选B。
8.(天津市河西区2022-2023学年高三模拟)常温下,下列溶液的浓度均为0.1mol·L,有关叙述正确的是
A.碳酸氢钠溶液中
B.碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液的pH小
C.碳酸钠溶液中
D.向碳酸钠溶液中滴加盐酸至,所得溶液的溶质只有NaCl
【答案】C
【解析】碳酸氢钠溶液呈碱性,说明水解程度大于电离程度,所以c(H2CO3)>c(),故A错误;水解程度越大溶液的pH值越大,水解程度大于水解程度,所以相同浓度的碳酸钠溶液的pH大于碳酸氢钠溶液,故B错误;溶液中存在质子守恒,根据质子守恒得c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(),故C正确;碳酸钠溶液中滴加稀盐酸pH=7时,溶液中溶质含有NaCl、碳酸氢钠、碳酸,所以溶质不仅含氯化钠,故D错误:故选C。
9.(天津市红桥区2022-2023学年高三上学期期末)下列判断不正确的是
A.在的溶液中
B.溶液和溶液中所含微粒种类相同
C.氨水和溶液混合,形成的溶液中
D.的溶液中
【答案】A
【解析】根据碳元素守恒可知,,A错误;Na2CO3与NaHCO3溶液中均含有H2O、Na+、H2CO3、HCO、CO、H+、OH-,故所含微粒种类相同,B正确;氨水和NH4Cl溶液混合,形成pH=19的溶液,则 ,根据电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),则 ,故,C正确;根据电荷守恒可知,,D正确;故选A。
10.(天津市河西区2023-2024学年高三期中)下列有关25℃时1mol/L溶液(H2SO3的、)的说法正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】为弱酸的酸式盐,的电离方程式为,故A错误;的电离平衡常数为,所以溶液中,故B正确;根据质子守恒,溶液中,故C错误;根据物料守恒,,没有溶液体积,不一定为1mol,故D错误;故选B。
11.(天津市第七中学2023-2024学年高三月考)常温下,向1L0.1mol/LH2A溶液中加入NaOH固体,所得溶液中所有含A元素的微粒的物质的量分数随溶液pH的变化如图所示(忽略溶液体积变化)。下列叙述正确的是
A.HA-水解方程式为H2O+HA-⇌H2A+OH-
B.A2-的水解平衡常数Kh=10-3
C.NaHA溶液中:c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)
D.pH=5时,在NaHA和Na2A的混合溶液中:2c(A2-)+c(HA-)-c(Na+)=(10-5-10-9)mol/L
【答案】D
【分析】由图可知,0.1mol/LH2A溶液中初始几乎为100%的HA﹣,说明第一步电离为完全电离,所以H2A的电离方程式为:、;
【解析】由分析可知,HA-水不会水解而只会发生电离,A错误; Na2A水解:;由图可知,pH=3时,pOH=11、,则Na2A水解平衡常数,B错误;H2A溶液中全部电离,不存在H2A分子,则由物料守恒可知,NaHA溶液中:c(Na+)=c(HA-)+c(A2-),C错误;pH=5时,在NaHA和Na2A的混合溶液中由电荷守恒可知,,=(10-5-10-9)mol/L,D正确;故选D。
12.(天津市宁河区芦台第一中学2024届高三模拟)常温下,下列溶液中各离子浓度关系一定正确的是
A.溶液与溶液等体积混合:
B.碳酸氢钠溶液:
C.溶液:
D.等体积、等物质的量浓度的和弱酸混合后的溶液中, 若溶液呈酸性,则有:
【答案】A
【解析】CH3COONa溶液与HCl溶液等体积混合生成CH3COOH和NaCl,溶液显酸性,,A正确;溶液中存在电荷守恒,,B错误;溶液中存在物料守恒,,C错误;等体积、等物质的量浓度的NaX和弱酸HX混合后的溶液,根据溶液呈酸性,则证明HX的电离程度大于NaX中X-的水解程度,所以c(X-)>c(Na+)>c(HX)>c(H+)>c(OH-),D错误;故选A。
13.(天津市十二区县重点校2024届高三一模联考)常温下将SO2通入NaOH溶液时,得到一组的混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的关系曲线如下图所示。
下列有关说法错误的是
A.的
B.在的溶液中
C.在的溶液中
D.的溶液中:
【答案】B
【分析】由图可知H2SO3的Ka1=10-1.9、Ka2=10-7.2。
【解析】当pH=1.9时,mol/L,=,的,A正确;将其代入到电荷守恒中,可得,B错误;,,将其代入电荷守恒中可得,C正确;的溶液中,溶液中几乎为0,此时电荷守恒:,故,D正确;故选B。
14.(天津市河北区2024届高三模拟)碳酸氢铵在食品工业中常用于制作蓬松的面点和糕点。室温下,通过下列实验来探究的性质:
实验1:测得溶液的
实验2:向浓度为溶液中加入足量,有刺激性气味气体产生
实验3:浓度均为溶液和溶液等体积混合,有晶体析出,过滤
下列说法正确的是
A.实验1可以用试纸进行测定
B.由实验1可得:
C.实验2中发生反应的离子方程式:
D.实验3中析出的晶体为
【答案】D
【解析】常用试纸可以识别整数值,不能识别小数点后2位,A错误;由实验1可知溶液显碱性,,根据电荷守恒可得,B错误;、均可与反应,则实验2中加入足量,发生反应的离子方程式为,C错误;溶液和溶液混合有晶体析出,则析出的晶体为溶解度最小的,D正确;故选D。
15.(天津市南开中学2023-2024学年高三月考)在常温下,有关下列4种溶液的叙述中错误的是
编号
①
②
③
④
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
pH
11
11
3
3
A.在溶液①、②中分别加入适量的氯化铵晶体后,两种溶液的pH均减小
B.分别取1mL稀释至10mL,四种溶液的pH:①>②>④>③
C.将溶液①、④等体积混合,所得溶液中:
D.将aL溶液④与bL溶液②混合后,若所得溶液的pH=4,则
【答案】C
【解析】氯化铵溶于水后电离出可以抑制氨水的电离使OH−浓度减小,还可以结合NaOH溶液中的OH−使其OH−浓度减小,则溶液①、②中加入氯化铵晶体后,溶液的pH都会减小,A正确;氨水稀释过程中会继续电离出OH−,所以稀释10倍其pH的变化小于1,则稀释后pH:①>②,同理醋酸稀释10倍其pH的变化也小于1,则pH:③<④,则四种溶液的pH:①>②>④>③,B正确;一水合氨为弱碱,所以pH=11的氨水浓度远大于10-3mol/L,而盐酸为强酸,pH=3的盐酸浓度为10-3mol/L,二者等体积混合碱过量,所以c() >c(Cl-),C错误;pH=11的NaOH溶液和pH=3的盐酸浓度均为10-3mol/L,混合后pH=4,所以酸过量,则=10-4mol,解得a:b=11:9,D正确;故选C。
16.(天津市耀华中学2023届高三第二次模拟)常温下,将0.1NaOH溶液滴加到20mL0.1HX溶液中,滴定曲线如图甲所示,含微粒的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图乙所示。下列说法正确的是
A.b点时
B.图乙中A点对应的
C.c点对应溶液中离子浓度大小关系:
D.d点时,溶液中
【答案】B
【解析】b点溶质为等浓度的NaX和HX,存在电离平衡,水解平衡X-,此时溶液显酸性,说明HX的电离程度大于X-水解,所以c(HX)<c(X-),A错误;图甲a点时:Ka===10-5,图乙中交点表示HX与NaX两者浓度相等,c(H+)=Ka=10-5mol/L,pH=5,B正确;c点对应溶液中pH=7,,根据电荷守恒,,可知c(Na+)=c(X-),则,C错误;d点时,由物料守恒可知c(Na+)=c(X-)+c(HX),所以,D错误;故选B。
17.(天津市河西区2023-2024学年高三二模)现有的HCl和的混合溶液10mL,常温下用的NaOH标准溶液进行滴定。滴定过程中溶液的pH随[]的变化曲线如下图所示。下列说法正确的是
A.点a:
B.由点b数据推知约为
C.点c:
D.溶液中水的电离程度:点d<点e
【答案】C
【分析】NaOH溶液与HCl和CH3COOH的混酸反应时,先与HCl反应,再与CH3COOH反应,由滴定曲线可知,b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;c点时NaOH溶液反应掉一半的CH3COOH,溶质成分为NaCl、CH3COONa和CH3COOH;d点时NaOH溶液与恰好完全反应,溶质成分为NaCl、CH3COONa;e点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH。
【解析】a点存在物料守恒:,故A错误;由分析得,点b溶质成分为NaCl和CH3COOH,此时体积为20mL,CH3COOH的浓度为0.01mol/L,H+浓度为10-3.4mol/L,,故B错误;c点时NaOH溶液反应掉一半的CH3COOH,溶质成分为NaCl、CH3COONa和CH3COOH,存在,故C正确;d点时NaOH溶液与恰好完全反应,溶质成分为NaCl、CH3COONa;e点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH,即d点水的电离程度更大,故D错误;故选C。
18.(天津市南开区2023-2024学年高三第二次质量监测)25℃时,0.1mol/L溶液显酸性,下列有关判断正确的是
A.
B.
C.
D.加水稀释,溶液酸性减弱,的值不变
【答案】C
【解析】草酸氢钠溶液呈酸性说明草酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度,则溶液中草酸根离子浓度大于草酸浓度,A错误;草酸氢钠溶液中存在电荷守恒关系,B错误;由物料守恒可知,草酸氢钠溶液中,故C正确;草酸氢钠溶液加水稀释时,溶液的体积V增大,水的离子积常数不变,则稀释后溶液中=
Vc(H+)×Vc(OH—)=V2Kw,则加水稀释时,溶液中的值增大,故D错误;故选C。
19.(天津市滨海新区2024届高三三模)室温下,向的溶液中滴加的盐酸(或溶液),溶液的随加入酸(或碱)体积的变化如图所示。下列说法正确的是
A.根据题中信息不能判断溶液中的水解程度与电离程度的大小
B.过程中:逐渐减小
C.过程中:
D.的值:点小于点
【答案】B
【分析】NaHCO3溶液中加入盐酸,溶液的pH减小,加入NaOH溶液,溶液的pH增大,所以a→b→c是滴加盐酸的变化曲线,a→n→m是滴加NaOH溶液的变化曲线。
【解析】a点溶液的pH>7,溶液显碱性,说明NaHCO3溶液中的水解程度大于电离程度,故A错误;
a→n→m是滴加NaOH溶液的变化曲线,存在电荷守恒:,m点时加入10mLNaOH溶液、m点c(Na+)=0.05mol/L,该过程中钠离子浓度不变,氢氧根浓度逐渐增大、c(H+)逐渐减小,则逐渐减小,故B正确;NaHCO3溶液存在,a→b→c过程中加入盐酸,生成NaCl、H2CO3,c点时pH=4.0,则有二氧化碳气体逸出,可知,故C错误;m点和c点分别加入10mLNaOH溶液和10mL盐酸,c点c(Na+)=0.025mol/L,c(H+)=10-4mol/L,m点c(Na+)=0.05mol/L,c(H+)=10-10mol/L,则m点的大于c点的,故D错误;故选B。
20.(天津市新华中学2024届高三模拟)下列说法正确的是
A.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c()+2c(H2C2O4)
B.常温下pH为3.75的KHSO3溶液中,c()<c(H2SO3)
C.amol/L的HCN溶液与bmol/L的NaOH溶液等体积混合,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b
D.将pH均为a的氢氧化钠溶液和氨水分别加水稀释100倍,pH变为b和c,则a、b、c的大小关系是:b>c>a
【答案】A
【解析】对于Na2C2O4溶液,溶液中的电荷守恒为:c(H+)+ c(Na+) = c(OH-)+c()+2c(),物料守恒为:c(Na+) =2[c(H2C2O4)+c()+c()],两式消去c(Na+),可得质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c()
+2c(H2C2O4),A项正确;常温下KHSO3溶液的pH=3.75呈酸性,说明的电离作用大于其水解作用,所以该溶液中c()> c(H2SO3) ,B项错误;amol/L的HCN溶液与b mol/L的NaOH溶液等体积混合,若a=b,二者恰好完全反应产生NaCN,由于水解会使溶液显碱性,根据电荷守恒可得溶液中c(Na+)>c(CN-),所以a不一定小于b,C项错误;NaOH是一元强碱,完全电离,碱溶液pH=a,c(NaOH)=c(OH-)=10a-14mol/L;氨水中的一水合氨是弱碱,部分电离,在溶液中存在电离平衡:,碱溶液pH=a,c(NH3·H2O)> c(OH-)=10a-14mol/L,将两种溶液均稀释100倍,弱碱溶液中的电解质分子进一步电离,使溶液中c(OH-)增大,溶液的pH也增大,pH变为b和c,b=a-2,c>a-2,所以a>c>b,D项错误;故选A。
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热点题型04 离子浓度大小比较
水溶液中粒子浓度的关系判断是近年高考的重点和难点题型,主要考查粒子浓度的大小顺序,溶液pH的判断以及溶液中的各种守恒,如电荷守恒、元素质量守恒、质子守恒等粒子之间关系的判断,具有一定的综合性、灵活性和技巧性。
一、电解质溶液中的三个守恒关系
(1)电荷守恒关系
电解质溶液中,不论存在多少种离子,溶液总是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数,如Na2SO3溶液中存在着Na+、SO、H+、OH-、HSO,它们存在如下关系:c平(Na+)+c平(H+)=2c平(SO)+c平(HSO)+c平(OH-)。
(2)物料守恒关系
电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,离子种类增多,但原子总数是守恒的,如Na2SO3溶液中SO能水解,故硫元素以SO、HSO、H2SO3三种形式存在,它们之间的守恒关系为c平(Na+)=2c平(SO)+2c平(HSO)+2c平(H2SO3)。
(3)质子守恒关系
质子守恒是指电解质在水溶液中发生电离、水解时,存在H+的转移,在转移时,失去H+的物质的量与得到H+的物质的量是相等的。如Na2SO3溶液中有关系式:c平(OH-)=c平(H+)+c平(HSO)+2c平(H2SO3)。
二、离子浓度大小比较的常用方法
(1)多元弱酸溶液,根据多步电离分析,如在H3PO4溶液中:c平(H+)>c平(H2PO)>c平(HPO)>c平(PO)。
(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:c平(Na+)>c平(CO)>c平(OH-)>c平(HCO)>c平(H+)。
(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综合分析。
①电离程度大于水解程度的有NH3·H2O和NH、CH3COOH和CH3COO-、HSO。如0.1 mol·L-1NH4Cl和0.1 mol·L-1的氨水混合溶液中,由于NH3·H2O的电离程度大于NH的水解程度,导致溶液呈碱性。溶液中各离子浓度的大小顺序为c平(NH)>c平(Cl-)>c平(OH-)>c平(H+)。
②电离程度小于水解程度的有HCN和CN-、HCO和CO、HCO。
如0.1 mol·L-1的HCN和0.1 mol·L-1的NaCN混合溶液中:由于HCN的电离程度小于CN-的水解程度,导致溶液呈碱性。溶液中各离子浓度的大小顺序为c平(Na+)>c平(CN-)>c平(OH-)>c平(H+)。
【方法技巧】根据离子浓度守恒关系判断大小问题,要抓住一个原理、两类平衡、三种守恒进行分析,即化学平衡移动原理,电离平衡和水解平衡,电荷守恒、物料守恒和质子守恒。若是“=”考虑三种守恒,若是“>”或“<”可考虑弱电解质的电离或盐类的水解。
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考向01 单一溶液中粒子浓度的关系
1.(天津市河北区2023- 2024学年高三期末)常温下,浓度均为的下列溶液中,粒子的物质的量浓度关系正确的是
A.溶液中,
B.溶液中,
C.溶液中,
D.溶液中,
考向02 混合溶液中粒子浓度关系
2.(天津市河北区2023-2024学年高三模拟)常温下,用氨水滴定10mL浓度均为的HCl和的混合液,下列说法正确的是
A.在氨水滴定前,HCl和的混合液中
B.当滴入氨水10mL时,
C.当滴入氨水20mL时,
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20mL,
考向03 不同溶液中同一离子浓度大小的比较
3.(天津市北辰区2023-2024学年高三模拟)下列5种混合溶液,分别由0.1 mol ·L-1的两种溶液等体积混合而成:
①CH3COONa与NaHSO4,②CH3COONa与NaOH,③CH3COONa与NaCl,④CH3COONa与NaHCO3,⑤CH3COONa与NaHSO3。下列各项排序正确的是( )
A.pH:②>④>⑤>③>①
B.c(CH3COOH):①>③>⑤>④>②
C.c(CH3COO-):②>③>④>⑤>①
D.:①>⑤>③>④>②
4.(天津市宁河区2023-2024学年高三期末)常温下,用的溶液滴定等浓度的某酸HX,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A.曲线上所有点的溶液中均存在:
B.c点溶液中:
C.需用甲基橙作指示剂
D.d点溶液中:
5.(天津市部分区2023届高三一模)常温下,将0.01mol∙L-1盐酸逐滴加入10mL0.01mol∙L-1NaA溶液中。滴加过程中,A-、HA的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图1所示,pH随加入盐酸体积的变化如图2所示。下列说法正确的是
A.当pH=7时,溶液中c(Cl-)=c(Na+)
B.水解平衡常数Kh(NaA)=10-9.5
C.b点对应溶液中:c(Cl-)>c(A-)>c(OH-)
D.c点对应溶液中:c(A-)+c(HA)=0.01mol∙L-1
6.(天津市十二区重点学校2023届高三联考)室温下:、、、,实验室进行多组实验测定某些酸、碱、盐性质,相关实验记录如下:
实验
实验操作和现象
1
测定溶液的约为8
2
测定与溶液等体积混合,测得混合溶液的
3
向溶液中通入少量的,测得降低
4
向溶液中加入等体积溶液,产生白色沉淀
下列所得结论正确的是
A.实验1溶液中存在:
B.实验2所得混合溶液中存在:
C.实验3反应的离子方程式:
D.实验4所得上层清液中的
7.(天津市南开中学2024届高三月考)常温下,已知醋酸的电离常数为,向20mL
溶液中逐滴加入的NaOH溶液,溶液中水电离的随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是(已知)
A.b、d两点溶液的pH相同
B.b点溶液中微粒浓度大小顺序是:
C.e点所示溶液中,
D.a点坐标为
8.(天津市河西区2022-2023学年高三模拟)常温下,下列溶液的浓度均为0.1mol·L,有关叙述正确的是
A.碳酸氢钠溶液中
B.碳酸钠溶液比碳酸氢钠溶液的pH小
C.碳酸钠溶液中
D.向碳酸钠溶液中滴加盐酸至,所得溶液的溶质只有NaCl
9.(天津市红桥区2022-2023学年高三上学期期末)下列判断不正确的是
A.在的溶液中
B.溶液和溶液中所含微粒种类相同
C.氨水和溶液混合,形成的溶液中
D.的溶液中
10.(天津市河西区2023-2024学年高三期中)下列有关25℃时1mol/L溶液(H2SO3的、)的说法正确的是
A.
B.
C.
D.
11.(天津市第七中学2023-2024学年高三月考)常温下,向1L0.1mol/LH2A溶液中加入NaOH固体,所得溶液中所有含A元素的微粒的物质的量分数随溶液pH的变化如图所示(忽略溶液体积变化)。下列叙述正确的是
A.HA-水解方程式为H2O+HA-⇌H2A+OH-
B.A2-的水解平衡常数Kh=10-3
C.NaHA溶液中:c(Na+)=c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)
D.pH=5时,在NaHA和Na2A的混合溶液中:2c(A2-)+c(HA-)-c(Na+)=(10-5-10-9)mol/L
12.(天津市宁河区芦台第一中学2024届高三模拟)常温下,下列溶液中各离子浓度关系一定正确的是
A.溶液与溶液等体积混合:
B.碳酸氢钠溶液:
C.溶液:
D.等体积、等物质的量浓度的和弱酸混合后的溶液中, 若溶液呈酸性,则有:
13.(天津市十二区县重点校2024届高三一模联考)常温下将SO2通入NaOH溶液时,得到一组的混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的关系曲线如下图所示。
下列有关说法错误的是
A.的
B.在的溶液中
C.在的溶液中
D.的溶液中:
14.(天津市河北区2024届高三模拟)碳酸氢铵在食品工业中常用于制作蓬松的面点和糕点。室温下,通过下列实验来探究的性质:
实验1:测得溶液的
实验2:向浓度为溶液中加入足量,有刺激性气味气体产生
实验3:浓度均为溶液和溶液等体积混合,有晶体析出,过滤
下列说法正确的是
A.实验1可以用试纸进行测定
B.由实验1可得:
C.实验2中发生反应的离子方程式:
D.实验3中析出的晶体为
15.(天津市南开中学2023-2024学年高三月考)在常温下,有关下列4种溶液的叙述中错误的是
编号
①
②
③
④
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
pH
11
11
3
3
A.在溶液①、②中分别加入适量的氯化铵晶体后,两种溶液的pH均减小
B.分别取1mL稀释至10mL,四种溶液的pH:①>②>④>③
C.将溶液①、④等体积混合,所得溶液中:
D.将aL溶液④与bL溶液②混合后,若所得溶液的pH=4,则
16.(天津市耀华中学2023届高三第二次模拟)常温下,将0.1NaOH溶液滴加到20mL0.1HX溶液中,滴定曲线如图甲所示,含微粒的物质的量分数(δ)随pH变化关系如图乙所示。下列说法正确的是
A.b点时
B.图乙中A点对应的
C.c点对应溶液中离子浓度大小关系:
D.d点时,溶液中
17.(天津市河西区2023-2024学年高三二模)现有的HCl和的混合溶液10mL,常温下用的NaOH标准溶液进行滴定。滴定过程中溶液的pH随[]的变化曲线如下图所示。下列说法正确的是
A.点a:
B.由点b数据推知约为
C.点c:
D.溶液中水的电离程度:点d<点e
18.(天津市南开区2023-2024学年高三第二次质量监测)25℃时,0.1mol/L溶液显酸性,下列有关判断正确的是
A.
B.
C.
D.加水稀释,溶液酸性减弱,的值不变
19.(天津市滨海新区2024届高三三模)室温下,向的溶液中滴加的盐酸(或溶液),溶液的随加入酸(或碱)体积的变化如图所示。下列说法正确的是
A.根据题中信息不能判断溶液中的水解程度与电离程度的大小
B.过程中:逐渐减小
C.过程中:
D.的值:点小于点
20.(天津市新华中学2024届高三模拟)下列说法正确的是
A.Na2C2O4溶液:c(OH-)=c(H+)+c()+2c(H2C2O4)
B.常温下pH为3.75的KHSO3溶液中,c()<c(H2SO3)
C.amol/L的HCN溶液与bmol/L的NaOH溶液等体积混合,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则a一定小于b
D.将pH均为a的氢氧化钠溶液和氨水分别加水稀释100倍,pH变为b和c,则a、b、c的大小关系是:b>c>a
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