3.3.2 聚焦突破6 溶液中微粒浓度的大小比较-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参(人教版)
2026-09-01
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教辅
摘要:
本讲义聚焦溶液中微粒浓度大小比较核心知识点,先系统梳理电离理论(弱电解质电离微弱、多元弱酸分步电离)和水解理论(盐类水解微弱、多元弱酸阴离子分步水解),再构建电荷守恒、元素守恒、质子守恒规律体系,形成从基础理论到守恒应用的学习支架。
该资料以高考真题(如2024江苏卷)和多样化练习题(单一、不同、混合溶液)为载体,通过例题解析与思维方法总结,培养学生科学思维中的证据推理和模型建构能力,课中辅助教师高效授课,课后助力学生巩固知识、查漏补缺,提升问题解决能力。
内容正文:
溶液中微粒浓度的大小比较
一、溶液中的电离、水解理论
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,同时还要考虑水的电离。
如氨水中,NH3·H2O、NH、OH-的浓度大小关系是 c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH)。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的,且第一步电离程度远大于第二步,以此类推。
如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)盐的水解是微弱的,水解生成微粒的浓度一般小于发生水解的离子的浓度。
如NH4Cl溶液中,NH、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系为c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(NH3·H2O)。
(2)多元弱酸阴离子的水解是分步进行的,且第一步水解程度远大于第二步,以此类推。
如Na2CO3 溶液中,CO、HCO、H2CO3 的浓度大小关系为c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
二、溶液中的守恒规律
1.电荷守恒
电解质溶液中阳离子所带的电荷总数与阴离子所带的电荷总数相等,即电荷守恒,溶液呈电中性。
如NaHCO3溶液中存在Na+、H+、HCO、CO、OH-,根据电荷守恒,可推出各种离子的浓度之间的关系为c(Na+)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)。
2.元素守恒
在电解质溶液中,由于某些离子发生水解或电离,离子的存在形式发生了变化。离子所含的某种元素在变化前后是守恒的,即元素守恒。
如K2S溶液中,S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,K+的浓度与它们的浓度之间的关系为c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。
3.质子守恒
如Na2S溶液中的质子转移情况如下图所示:
由上图可得Na2S溶液中质子守恒式为c(OH-)=c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)。
质子守恒式也可以由电荷守恒式与元素守恒式推导得到。Na2S溶液中电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),元素守恒式为c(Na+)=2[c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)],联立两式,即可得到质子守恒式。
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-1 H3PO4溶液中:c(H3PO4)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO)
B.在0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O)+c(C2O)
C.在0.1 mol·L-1 NaHCO3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] 由于磷酸为多元弱酸,第一步电离>第二步电离>第三步电离,因此在0.1 mol·L-1 H3PO4溶液中:c(H3PO4)>c(H2PO)>c(HPO)>c(PO),故A正确;在0.1 mol·L-1 Na2C2O4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的溶液中,c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒得到c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),故c(Cl-)<c(NH),故D错误。
[答案] A
(2024·江苏卷)室温下,通过下列实验探究SO2的性质。已知Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO3)=6.2×10-8。
实验1:将SO2气体通入水中,测得溶液pH=3。
实验2:将SO2气体通入0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,当溶液pH=4时停止通气。
实验3:将SO2气体通入0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液中,当溶液恰好褪色时停止通气。
下列说法正确的是( )
A.实验1所得溶液中:c(HSO)+c(SO)>c(H+)
B.实验2所得溶液中:c(SO)>c(HSO)
C.实验2所得溶液经蒸干、灼烧制得NaHSO3固体
D.实验3所得溶液中:c(SO)>c(Mn2+)
[解析] 实验1所得溶液中存在电荷守恒:c(H+)=c(OH-)+c(HSO)+2c(SO)>c(HSO)+c(SO),A错误;实验2所得溶液pH=4,即c(H+)=10-4 mol·L-1,Ka2(H2SO3)==6.2×10-8,==6.2×10-4<1,故c(SO)<c(HSO),B错误;NaHSO3受热易分解,且易被空气中的O2氧化,故实验2所得溶液经过蒸干、灼烧得不到NaHSO3固体,C错误;将SO2通入酸性KMnO4溶液中发生反应5SO2+2MnO+2H2O===5SO+2Mn2++4H+,生成的SO多于Mn2+,故实验3所得溶液中c(SO)>c(Mn2+),D正确。
[答案] D
电解质溶液中微粒浓度大小比较的思维方法
【突破集训】
一、单一溶液中微粒浓度的关系
1.常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液中,微粒物质的量浓度的关系正确的是( )
A.氨水中,c(NH)=c(OH-)=0.1 mol·L-1
B.NH4Cl溶液中,c(NH)>c(Cl-)
C.Na2SO4溶液中,c(Na+)>c(SO)>c(OH-)=c(H+)
D.Na2SO3溶液中,c(Na+)=2c(SO)+c(HSO)+c(H2SO3)
解析:选C。一水合氨为弱碱,只能部分电离,结合电荷守恒c(NH)+c(H+)=c(OH-)可得c(NH)<c(OH-)<0.1 mol·L-1,A错误;NH4Cl溶液中,铵根离子部分水解、氯离子不水解,故溶液中c(NH)<c(Cl-),B错误;Na2SO4溶液显中性,c(OH-)=c(H+),结合电荷守恒可得c(Na+)=2c(SO),故溶液中c(Na+)>c(SO)>c(OH-)=c(H+),C正确;根据元素守恒可得Na2SO3溶液中,c(Na+)=2c(SO)+2c(HSO)+2c(H2SO3),D错误。
2.(2026·周口高二检测)草酸(H2C2O4)是二元弱酸,常温下,下列有关草酸及草酸盐溶液的叙述错误的是( )
A.在H2C2O4溶液中c(H2C2O4)>c(H+)>c(HC2O)>c(C2O)
B.在Na2C2O4溶液中c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+c(H2C2O4)
C.在NaHC2O4溶液中c(Na+)=c(HC2O)+c(H2C2O4)+c(C2O)
D.在Na2C2O4溶液中c(Na+)+c(H+)=2c(C2O)+c(HC2O)+c(OH-)
解析:选B。草酸(H2C2O4)是二元弱酸,弱酸电离程度很小,主要以分子形式存在于溶液中,草酸一级电离程度远大于二级电离程度,两次电离都会产生氢离子,水也会电离出氢离子,所以在H2C2O4溶液中c(H2C2O4)>c(H+)>c(HC2O)>c(C2O),故A正确;根据质子守恒,在Na2C2O4溶液中c(OH-)=c(H+)+c(HC2O)+2c(H2C2O4),故B错误;根据元素守恒,在NaHC2O4溶液中c(Na+)=c(HC2O)+c(H2C2O4)+c(C2O),故C正确;根据电荷守恒,在Na2C2O4溶液中c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HC2O)+2c(C2O),故D正确。
二、不同溶液中同一微粒浓度的大小比较
3.比较下列几组溶液中指定微粒浓度的大小(填序号)。
(1)浓度均为0.1 mol·L-1的①H2S溶液、②NaHS 溶液、③Na2S溶液、④H2S和NaHS混合液,溶液中c(H+)由小到大的顺序是_________________________________。
(2)相同浓度的①CH3COONH4溶液、②CH3COONa溶液、③CH3COOH溶液,溶液中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,溶质的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
三、混合溶液中微粒浓度的关系
4.在25℃时,将pH=11的NaOH溶液与pH=3的CH3COOH溶液等体积混合后,下列关系式中正确的是( )
A.c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
B.c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
解析:选D。pH=11的NaOH溶液中c(NaOH)=c(OH-)=10-3 mol·L-1,而pH=3的CH3COOH溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,c(CH3COOH)远远大于10-3 mol·L-1。两者等体积混合后,形成CH3COOH与CH3COONa的混合液,电荷守恒关系为c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),故离子浓度大小顺序为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
5.(2026·南宁高二统考)25 ℃时,下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液与0.1 mol·L-1 HCl溶液等体积混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-)
B.0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液与0.1 mol·L-1氨水等体积混合(pH>7):c(NH3·H2O)>c(NH)>c(Cl-)>c(OH-)
C.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液与0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液等体积混合:c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
D.0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液与0.1 mol·L-1 HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸):2c(C2O)+c(HC2O)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
解析:选A。0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液与0.1 mol·L-1 HCl溶液等体积混合,所得溶液中溶质为等物质的量的CH3COOH和NaCl,CH3COOH为弱酸,部分电离,溶液呈酸性,所以c(Na+)=c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(OH-),A项正确;0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液与0.1 mol·L-1氨水等体积混合,pH>7,说明一水合氨的电离程度大于铵根离子的水解程度,故c(NH)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-),B项错误;0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液与0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液等体积混合,根据元素守恒可知,2c(Na+)=3c(CO)+3c(HCO)+3c(H2CO3),即c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3),C项错误;0.1 mol·L-1 Na2C2O4溶液与0.1 mol·L-1 HCl溶液等体积混合,所得溶液中溶质为等物质的量的NaHC2O4和NaCl,根据电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=2c(C2O)+c(HC2O)+c(OH-)+c(Cl-),D项错误。
6.(2026·镇江高二月考)25 ℃时,按下表配制两份溶液。
一元弱酸溶液
加入的
NaOH溶液
混合后所得溶液的pH
HA 10.0 mL
0.20 mol·L-1
5.0 mL
0.20 mol·L-1
溶液Ⅰ
pH=5.0
HB 10.0 mL
0.20 mol·L-1
5.0 mL
0.20 mol·L-1
溶液Ⅱ
pH=4.0
下列说法错误的是( )
A.溶液Ⅰ中,c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
B.溶液Ⅰ和溶液Ⅱ的pH相差1.0,说明=10
C.混合溶液Ⅰ和溶液Ⅱ后:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(OH-)
D.混合溶液Ⅰ和溶液Ⅱ后:c(HA)>c(HB)
解析:选B。根据酸碱用量可知,溶液Ⅰ为等物质的量浓度的HA和NaA的混合溶液,溶液Ⅱ为等物质的量浓度的HB和NaB的混合溶液,且溶液Ⅰ和溶液Ⅱ中HA、NaA、HB、NaB的浓度相等。由电荷守恒可知,溶液Ⅰ中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),pH=5.0,故c(H+)>c(OH-),因此c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),A正确;溶液Ⅰ的pH=5.0,溶液Ⅱ的pH=4.0,故HB的电离常数大于HA的电离常数,即<1,B错误;由电荷守恒可知,混合溶液Ⅰ和溶液Ⅱ后有c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(OH-),C正确;由于HB的电离常数大于HA的电离常数,故混合溶液Ⅰ和溶液Ⅱ后有c(HA)>c(HB),D正确。
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