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高考热点——离子浓度大小的比较

离子浓度大小的比较,是历年高考命题的热点。它涉及的知识点多,综合性强,能力要求高,需要认真复习和强化训练。现总结如下。 一、相关知识点 1、电解质的电离

(1)电解质溶解于水或受热熔化时,离解成能自由移动的离子的过程叫做电离。

(2)强电解质如NaCl、HCl、NaOH等在水溶液中是完全电离的,在溶液中不存在电解质分子。

(3)弱电解质在水溶液中是少部分发生电离,绝大部分以分子形式存在。如25℃0.1mol/L的如CH3COOH溶液中,CH3COOH的电离度只有1.32%,溶液中存在较大量的H2O和CH3COOH分子,少量的H+、CH3COO和极少量的OH-离子。 (4)多元弱酸如H2CO3还要考虑分步电离,以第一步电离为主: H2CO3=H+HCO3;HCO3=H+CO3。

(5)多元弱碱如Al(OH)3看着一步电离: Al(OH)3=Al+3OH 2、水的电离

(1)水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离,生成H3O和OH,H2O=H+OH。在25℃℃(常温)时,纯水中[H]=[OH]=1×10-7mol/L。 (2)在一定温度下,[H]与[OH]的乘积是一个常数:水的离子积Kw=[H]•[OH],适用于各种水溶液。在25℃时,Kw=1×10-14。Kw随温度的升高而增大。

(3)在纯水中加入酸或碱,抑制了水的电离,使水的电离程度变小,水电离出的[H]水和[OH]水均小于10-7mol/L。在纯水中加入弱酸强碱盐、弱碱强酸盐,促进了水的电离,使水的电离程度变大,水电离出的[H]水或[OH]水均大于10-7mol/L。 3、盐类水解

(1)在溶液中盐的离子跟水所电离出的H或OH生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。

(2)强酸弱碱盐如NH4Cl、Al2(SO4)3等水解后溶液呈酸性;强碱弱酸盐如CH3COONa、Na2CO3等水解

后溶液呈碱性。多元弱酸盐还要考虑分步水解,以第一步水解为主:如CO3+HO≒HCO3+OH、HCO3+H2O≒H2CO3+OH。 4、电解质溶液中的守恒关系

(1)电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。如NaHCO3溶液中:n(Na)+n(H)=n(HCO3)+2n(CO3)+n(OH)推出:[Na]+[H]=[HCO3]+2[CO3]+[OH]

(2)物料守恒:电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其它离子或分子等,但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。如NaHCO3溶液中n(Na):n(c)=1:1,推出:c(Na)=c(HCO3)+c(CO3)+c(H2CO3)

(3)质子守恒:电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H)的物质的量应相等。例如在NH4HCO3溶液中H3O、H2CO3为得到质子后的产物;NH3、OH、CO3为失去质子后的产物,故有以下关系:c(H3O)+c(H2CO3)=c(NH3)+c(OH)+c(CO3)。 二、解题方法及规律 1、 解题方法

通过溶液的电离或水解程度的大小,结合电荷守恒、物料守恒来比较溶液中各离子浓度大小的基本方法有:

(1)关键离子定位法:主要适用于解答选择题。即通过判断溶液中浓度最大或最小的某离子、c(H)与c(OH)的大小关系的位置正确与否,来判断选项是否正确。

(2)守恒判断法:运用物质的量(或原子个数)守恒、电荷守恒或物料守恒等守恒规律,来解决问题。

(3)反应方程式分析法:主要适用于单一溶液型问题的分析。即将电离方程式与水解方程式结合起来,进行定性与定量的分析。先考虑电离,再考虑水解。 2、解题规律

(1)多元弱酸溶液,根据多步电离分析,如H3PO4的溶液中: C(H)>C(H2PO4)>C(HPO4)>C(PO4)

(2)多元弱酸正盐根据多元弱酸根的分步水解分析:如Na2CO3溶液中: C(Na)>C(CO3)>C(OH)>C(HCO3)

(3)不同溶液中同一离子浓度的比较,要看溶液中其它离子对其影响的因素。如在相同物质的量的浓度的下列溶液中①NH4Cl②CH3COONH4③NH4HSO4。C(NH4)浓度由大到小的顺序是:③>①>②。

(4)混合溶液中各离子浓度的比较,要进行综合分析,如电离因素、水解因素等。 三、基本题型

电解质溶液中离子浓度的相对大小的题目很多,概括起来主要有以下几种类型:

++

2---+

-2-3-+

-2-+

-2-+

+

+

+

-2--2--+

+

-2--+

+

2-2

----+

-+

-+

-+

-+

-+

-+

-+

-3+

-+

--+

2--

1、一种电解质溶液中各种离子浓度的相对大小比较; (1)弱酸或弱碱溶液中微粒浓度的比较

例1.在0.1mol/LNH3•H2O溶液中,下列关系正确的是() A.c(NH3•H2O)>c(OH)>c(NH4)>c(H) B.c(NH4)>c(NH3•H2O)>c(OH)>c(H) C.c(NH3•H2O)>c(NH4)=c(OH)>c(H) D.c(NH3•H2O)>c(NH4)>c(H)>c(OH) 解析:在NH3•H2O溶液中,存在两种电离平衡: NH3•H2O≒NH4+OH(主) H2O≒OH-+H(次)

根据电荷守恒,达到平衡时则有:c(OH)=c(NH4)+c(H),由于NH3•H2O是弱电解质,电离程度不大,所以c(NH3•H2O)远大于c(OH);c(NH3•H2O)也远大于c(NH4)。则NH3•H2O溶液中微粒浓度的大小关系为:c(NH3•H2O)>c(OH)>c(NH4)>c(H) 答案:A

(2)会水解的盐溶液中离子浓度的比较

例2.明矾溶于水,所得溶液中各种离子的物质的量浓度的关系是() A.[K]>[]>[Al]>[H]>[OH]B.[]>[K]=[Al]>[OH]>[H] C.[]>[K]=[Al]>[H]>[OH]D.[]>[K]>[Al]>[H]>[OH]

解析:由KAl(SO4)2•12H2O=K+Al+2SO4+12H2O知,[]最多;由Al+3H2O≒Al(OH)3+3H知,溶液显酸性,[H]>[OH];K+不水解,故[K]>[Al],答案:D。

2、混合溶液中各种离子浓度的相对大小比较; (1)酸与碱溶液反应后溶液中离子浓度大小的比较

例3.常温下,将甲酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液pH=7,则此溶液中() A[HCOO]>[Na]B[HCOO]<[Na]

C[HCOO]=[Na]D无法确定[HCOO]与[Na]的关系

解析:该溶液中有四种离子HCOO、OH、Na、H,根据电荷守恒[Na]+[H]=[OH]+[HCOO],根据pH=7得[H]=[OH],故[HCOO

+

3+

+

3+

2-3+

+

+

+

3+

+

+

3+

+

+

3+

+

+

3+

+

-+

-+

+

-+

+

++

-+

+

-+

-+

+

-+

-+

+

]=[Na],选C。

答案:C

(2)弱酸强碱盐与强酸反应后溶液中离子浓度大小的比较

例4.将0.1mol/L的醋酸钠溶液20mL与0.1mol/L盐酸10rnL混合后,溶液显酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是 Ac(Ac)>c(Cl)>c(H)>c(HAc)Bc(Ac)>c(Cl)>c(HAc)>c(H) Cc(Ac)=c(Cl)>c(H)>c(HAc)Dc(Na)+c(H)=c(Ac)+c(Cl)+c(OH)

解析:两溶液混合后,溶液实质上是等浓度醋酸、醋酸钠、氯化钠的混合溶液,呈酸性说明CH3COO水解程度小于CH3COOH的电离程度,所以[CH3COO]>[Cl]>[CH3COOH],但CH3COOH的电离程度较小,[CH3COO]>[H],故A、C错,B是正确的。依据电荷守恒原则可知D也是正确的。 答案:B、D

(3)强酸弱碱盐与强碱反应后溶液中离子浓度大小的比较

例5.0.2mol/LNH4Cl溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后,溶液中下列微粒的物质的量浓度关系正确的是() A.c(NH4)=c(Na)=c(OH)>c(NH3•H2O) B.c(NH4)=c(Na)>c(NH3•H2O)>c(OH) C.c(NH4)+c(Na)+c(H)=c(Cl)+c(OH) D.c(NH4)>c(Na)>c(NH3•H2O)>c(OH)>c(H)

解析:因NH4Cl溶液与NaOH溶液等体积混合后,溶液的成分为0.05mol/LNH3•H2O,0.05mol/LNaCl,0.05mol/LNH4Cl。在三种物质的混合溶液中存在如下平衡: NaCl=Na+Cl(主)

-+

-+

--+

-+

--

NH4Cl=NH4+Cl(主)

NH4+H2O≒NH3•H2O+H(次) NH3•H2O≒NH4+OH(又次之) H2O≒OH+H(更次之)

因此,c(Cl)=0.1mol/L,c(Na)=0.05mol/L;因为NH3•H2O的电离平衡程度大于NH4+的水解程度,所以c(OH)>c(H);且c(NH3•H2O)<0.1mol/L,c(NH4)>0.1mol/L。因此溶液中各种微粒浓度由大到小的顺序是c(NH4)>c(Na)>c(NH3•H2O)>c(OH)>c(H)。D选项正确。根据电荷守恒,C选项正确。 答案:C、D

3、不同溶液中同一离子浓度大小的比较

例6、1mol/L的下列溶液中NH4+浓度大小顺序正确的是 ①NH4Cl②CH3COONH4③NH4HSO4

A、①>②>③B、③>②>①C、③>①>②D、①>③>②

解析:这一类问题主要是分析溶液中各种离子对NH4+的影响。根据 NH4+H2O≒NH3•H2O+H,

NH4Cl中Cl对NH4的水解基本没有影响,CH3COONH4中CH3COO和NH4分别是弱酸根离子和弱碱阳离子,相互促进水解,NH4+的浓度较低。NH4HSO4中H抑制NH4的水解,在这三种物质中其水解程度最小。故选C。 答案:C

总之,离子浓度大小问题由于考查性强,考查能力要求高又是中学教学的重点和难点,历年高考试题中都有这类试题出现,相信在今后的高考中仍会成为考试的重点和热点试题。

例:(2009年高考全国理综Ⅱ、10题)用0.10mol/L的盐酸溶液滴定0.10mol/L的氨水,滴定过程中不可能出现的结果是:( ) A. c(NH4+)>c(Cl-), c(OH-)>c(H+) B. c(NH4+)=c(Cl-); c(OH-)= c(H+) C. c(Cl-)>c(NH4+), c(OH-)>c(H+) D. c(Cl-)>c(NH4+), c(H+)>c(OH-)

〔解析〕:氨水和盐酸混合后,溶液中仅有四种离子,c(Cl-)、c(NH4+) 、c(OH-)、c(H+)。氨水大量过量时呈现碱性时A成立,溶液中c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+);溶液呈中性时根据电荷守恒B成立;溶液恰好完全反应时溶液为NH4Cl溶液,NH4+水解使溶液呈酸性,溶液中c(Cl-)>c(NH4+)> c(H+)>c(OH-),若盐酸过量时溶液为盐酸和氯化铵的混合溶液溶液也呈酸性,D都成立;C中阴离子浓度均大于阳离子浓度,不符合电荷守恒,正确选项为C。

②强碱和弱酸溶液混合后,溶液中离子浓度的大小比较

呈碱性包括两种情况;强碱和强碱弱酸盐的混合溶液及单一强碱弱酸盐溶液。 呈中性: 强碱弱酸盐和少量弱酸的混合溶液 呈酸性:强碱弱酸盐和大量弱酸的混合溶液

12、(上海化学试题14).某酸性溶液中只有Na、CH3COO、H、OH四种离子。则下列描述正确的是 ( ) A.该溶液由pH=3的CH3COOH与pH=11的NaOH溶液等体积混合而成 B.该溶液由等物质的量浓度、等体积的NaOH溶液和CH3COOH溶液混合而成 C.加入适量的NaOH,溶液中离子浓度c(CH3COO)>c(Na)>c(OH)>c(H) D.加入适量氨水,c(CH3COO)一定大于c(Na)、c(NH4+)之和

+

+

-+

+

+

--+

-+

-++

-+

+-

[答案]:A [解析]:此题的关键应注意题中的“酸性”两个字,选项B溶液NaOH与CH3COOH恰好完全反应,所以溶液呈碱性;选项C:根据电荷守恒:c(CH3COO)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+),推导出:在任何情况下溶液的离子关系c(CH3COO))>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)都不能成立;选项D中加入氨水,由电荷守恒得:c(CH3COO)+c(OH-)=c(Na+)+c(NH4+)+c(H+),当溶液仍呈酸性即c(OH-)<c(H+),则c(CH3COO)>c(NH4+)+c(Na+);当溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),则c(CH3COO)=c(NH4+)+c(Na+);当溶液呈碱性时,c(H+)<

c(OH-),则c(CH3COO)<c(NH4+)+c(Na+),所以c(CH3COO)不一定大于c(Na+)、c(NH4+)之和。

3理解掌握电解质溶液中的几种守恒关系;

①溶质守恒:(物料守恒)溶质在溶液中某种离子的各种存在形式总和不变。 如:在CH3COONa溶液中c(CH3COO)+ c(CH3COOH)= c(Na+)=c( CH3COONa) ②溶剂守恒:(质子守恒)溶液中溶剂水电离的c(H+)和c(OH-)浓度相等,

如:在CH3COONa溶液中,水所电离的H+被部分CH3COO结合生成CH3COOH,因此:c(H+)+ c(CH3COOH)= c(OH-) ③电荷守恒:任何溶液中都呈电中性,溶液中阳离子所带的正电荷总和等于阴离子所带的负电荷总和。在CH3COONa溶液中:

c(CH3COO)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+) 利用好守恒关系也可以达到事半功倍的效果。

例1:(广东化学试题17)盐酸、醋酸和碳酸氢钠是生活中常见的物质。下列表述正确的是

A.在NaHCO3溶液中加入与其等物质的量的NaOH,溶液中的阴离子只有CO32- 和OH- B.NaHCO3溶液中:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-) C.10 mL0.10mol•L-1CH3COOH溶液加入等物质的量的NaOH后,溶液中离子的浓度由大到小的顺序是:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

D.中和体积与pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物质的量相同 [答案] C。

[解析] A中,生成Na2CO3溶液,CO32- 会发生水解,生成H CO3- ,所以A错; 在.NaHCO3溶液中,电荷守恒 :C(H+)+C(Na+)=C(H CO3- )+2C(CO32- )+C(OH-) ; 物料守恒:C(Na+)=C(H CO3-)+ C(CO32- )+C(H2CO3) ;

两式相减得 :C(H+)+ C(H2CO3) = C(CO32- )+C(OH-) 所以B错误。 C中,生成NaAc,Ac-水解呈碱性,故C正确;

相同pH,相同体积的HCl和HAc,因为HAc为弱酸,所以HAc的物质的量浓度大,HAc所消耗的NaOH的物质的量多,D错。 例2:某溶液中有四种离子, H+ 、OH- 、CH3COO、Na+,溶液中离子存在哪些关系。 〔解析〕我们按以下几种情况考虑溶液的酸碱性和离子浓度的关系: a、当溶液是单一的盐(CH3COONa)溶液并呈碱性时的情形: 守恒关系: 溶质守恒:c(CH3COO)+c(CH3COOH)=c(Na+); 溶剂守恒:c(OH-)= c(CH3COOH)+c(H+), 电荷守恒:c(CH3COO)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+) 大小关系:c(Na+)>c(CH3COO)>c(OH-)>c(H+) 。

b、当溶液呈中性时的情形,溶质是CH3COONa和CH3COOH的混合情形,相当于CH3COONa没水解,CH3COOH没电离。 守恒关系:

溶质守恒:c(CH3COO) =c(Na+); 溶剂守恒:c(OH-)=c(H+),

电荷守恒:c(CH3COO)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+) 大小关系:c(Na+)= c(CH3COO)>c(OH-)=c(H+)

c、当溶液呈酸性时的情形,溶质是CH3COONa和CH3COOH的混合情形,相当于CH3COONa和CH3COOH的混合溶液呈中性的基础上又加入了醋酸溶液。

大小关系:c(CH3COO)>c(Na+)> c(H+)>c(OH-)

d、强碱弱酸盐碱过量时的情形,溶质是CH3COONa和NaOH的混合情形,

大小关系:c(Na+)>c(CH3COO)>c(OH-)>c(H+) 或c(Na+)>c(CH3COO)=c(OH-)>c(H+)或c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO)>c(H+)

小专题:离子浓度大小比较 一、溶液中的守恒关系

1、电荷守恒:电解质溶液总是呈__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:(NH4Cl溶液——c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)

2、物料守恒:电解质电离、水解过程中,某些关键性原子总是守恒的。 如:NH4Cl溶液——c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)

3、质子守恒:电解质电离、水解过程中,水电离出的H+与OH-总数一定是相等的。 如:NH4Cl溶液——c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O) 〖训练一〗写出CH3COONa溶液中三个守恒关系式 电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-) 物料守恒:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH) 质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH) 〖训练二〗写出Na2CO3溶液中三个守恒关系式 电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)

--

物料守恒:1/2c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) 质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3) 〖训练三〗写出NaHCO3溶液中三个守恒关系式 电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-) 物料守恒:c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) 质子守恒:c(OH-)=c(H+)-c(CO32-)+c(H2CO3)

〖例1〗用物质的量都是0.1mol的HCN和NaCN配成1L溶液,已知溶液中(CN-)<C(Na+),则混合溶液中c(CN-)+c(HCN)_=_0.2mol/L(填“=”、“<”、“>”),水溶液的酸碱性为__碱性_。 二、溶液中微粒(除水分子)浓度大小的比较 1、单一溶质溶液:根据电离、水解情况分析

如:Na2CO3溶液——c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(H+) 〖训练四〗写出下列溶液中微粒浓度大小关系式

⑴NH4Cl溶液_________ c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(NH3·H2O)>c(OH-) ⑵CH3COONa溶液____ c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c (H+) 〖训练五〗写出下列溶液中微粒浓度大小关系式

⑴Na3PO4____ c(Na+)>c(PO43-)>c(OH-)>c(HPO42-)>c(H2PO4-)>c(H3PO4)>c(H+) ⑵NaHCO3溶液_______ c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H2CO3)>c(CO32-)>c(H+) 〖例2〗在Na2S溶液中存在着下列关系不正确的是( B ) A. c(Na+)=2c(S2)+2c(HS)+2c(H2S)

B. c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS)+c(S2)

C. c(OH-)=c(H+)+c(HS)+2c(H2S) D. c(Na+)>c(S2)>c(OH-)>c(HS-)

〖例3〗为了配制NH4+的浓度与Cl-的浓度为1∶1的溶液,可在NH4Cl溶液中加入( ③ ①适量的HCl ②适量的NaCl ③适量的氨水 ④适量的NaOH 2、混合溶液:先确定混合后溶液的成分,再根据电离、分解程度分析。 如:0.01mol/L的盐酸与0.02mol/L 的氨水等体积混合(显碱性)

得NH4Cl与NH3·H2O等量混合物,∵显碱性,∴NH3·H2O的电离大于NH4+的水解。 c(NH4+)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+) 〖训练六〗写出下列溶液中微粒浓度大小关系式

⑴0.01mol/L的盐酸与0.01mol/L 的氨水等体积混合:_生成NH4Cl,同单一溶液 ⑵0.01mol/L的NaOH溶液与0.02mol/L 的醋酸等体积混合(显酸性)

得CH3COONa与CH3COOH等量混合物,∵显酸性,∴CH3COOH的电离大于CH3COO-的水解。 c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c (H+)>c(OH-)

⑶0.01mol/L的NaOH溶液与0.02mol/L 的HCN溶液等体积混合(显碱性) 得NaCN与HCN等量混合物,∵显碱性,∴CN-的水解大于HCN的电离。 c(HCN)>c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c (H+) ⑷pH=10的NaOH溶液与pH=4的醋酸等体积混合

NaOH稀,醋酸浓,得CH3COOH中含少量CH3COONa的混合物,显酸性,以CH3COOH的电离为主。 c(CH3COOH)>c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)

类型一、溶质单一型

解题指导:对于溶质单一型的溶液,若溶质是弱酸或弱碱的考虑电离且电离是弱电离,若溶质是盐考虑水解同样水解也是弱水解 例1. H3PO4溶液中各离子浓度大小的顺序为: H>H2PO4>HPO4>PO4>OH 例2、NH3·H2O溶液中各离子浓度大小顺序为:OH>NH4>H 例3

(2001年全国春招题)在0.1mol·LNa2CO3溶液中,下列关系正确的是(

1-+

+

+

-2-3--

)。 A.C(Na)=2C(CO3)

+2-

B.C(OH)=2C(H)

C.C(HCO3)>C(H2CO3) D.C(Na)<C(CO3)+C(HCO3)

解析:由于CO3水解,故C(Na)>2C(CO3);又CO3水解以第一步为主,故有(HCO3)>C(H2CO3),依物料守恒,有C(Na)=2[C(CO3)+C(HCO3)+C(H2CO3)],故C(Na)>C(CO3)+C(HCO3);因由水电离出H和OH物质的量相等,可得C(OH)=C(H)+C(HCO3)+2C(H2CO3),故C(OH)≠2C(H)。综合上述,正确答案为C。

例4 (1994年上海高考题):明矾溶液中各种离子的物质的量浓度大小关系能够确定的是( ) A.C(K)>C(Al) B.C(K)=C(Al) C.C(H)=C(OH) D.C(Al)<C(H) 解析:明矾在水中电离:KAl(SO4)2=K+Al+2SO4,因Al水解,Al+H2OC(H)>C(OH),C(Al)>c(H),故正确答案为A。

例5

-+

-3+

+

+

3+

2-3+

3+

+

3+

+

3+

+

-3+

+

-+

-+

2--+

--+

-2-+

2-2--+

2--+

2--

-+

Al(OH)3+3H,溶液显酸性,所以有C(K)>C(Al),

++3+

年全国高考题)在氯化铵溶液中,下列关系正确的是

+

+

-+

-+

-

A.C(Cl)>C(NH4)>C(H)>C(OH) B.C(NH4)>C(Cl)>C(H)>C(OH) C.C(Cl)=C(NH4)>C(H)=C(OH) D.C(NH4)=C(Cl)>C(H)>C(OH) 解析:因少量NH4发生下列水解: NH4+H2O类型二、酸碱中和型

对于酸碱中和的类型,应先考虑它们按化学计量关系进行反应,观察是否反应完全,然后考虑物质在水溶液中的电离及可能存在的电离平衡、水解平衡以及抑制水解等问题,最后对离子浓度大小作出估计和判断。

1

+

-+

+

-+

+

-+

-+

-

NH3·H2O+H 故有C(Cl)>C(NH4),故正确答案为A。

+-+

解题指导:给定的酸碱是等物质的量的反应(注意与H和OH物质的量相等的情况区别)反应结束后一定是生成正盐和水,故可把此类问题转化成是正盐溶液中离子浓度比较问题,即单一溶质型中的溶质为盐的问题来解决。

例6。

+

-+

-+

--+

年上海高考题)在10mL0.1mol·LNaOH溶液中加入同体积、同浓度HAC溶液,反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是

-1

A.C(Na)>C(AC)>C(H)>C(OH) B.C(Na)>C(AC)>C(OH)>C(H) C.C(Na)=C(AC)+C(HAC) D.C(Na)+C(H)=C(AC)+C(OH)

解析:由于混合的NaOH与HAC物质的量都为1×10mol,两者恰好反应生成NaAC,等同于单一溶质,故与题型一方法相同。 由于少量AC发生水解: AC+H2O

+

---3

+

-+

+

--

HAC+OH

--+

-

故有C(Na)>C(AC)>C(OH)>C(H),根据物料守恒C正确,根据电荷守恒D正确,A错误。故该题选项为A。 例7

+

年全国高考题)等体积等浓度MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混合后,混合液中有关离子的浓度应满足的关系是

--+

+

-+

-

A.C(M)>C(OH)>C(A)>C(H) B.C(M)>C(A)>C(H)>C(OH) C.C(M)>C(A)>C(OH)>C(H) D.C(M)+C(H)=C(A)+C(OH) 解析:根据题意MOH与HA恰好反应生成强碱弱酸盐。因少量A发生水解。A+H2O根据电荷守恒D也正确。

2

pH等于7型

+

---+

--+

+

+

--

HA+OH,A减少,溶液呈碱性,故C正确;又

--

解题指导:酸碱中和反应(注意与恰好中和型区别)结束后一定是C(H)=C(OH)故分析此类问题从两方面入手: (1)考虑从电荷守恒入手求得其它离子相等关系。

(2)判断PH等于7时,酸碱到底谁过量;方法是:先设定为完全反应时的PH然后与PH=7比较便可得出。 例8

-

年全国高考理综)常温下,将甲酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液pH=7,则此溶液中

+

-+

A.C(HCOO)>C(Na) B.C(HCOO)<C(Na)

C.C(HCOO)=C(Na) D.无法确定C(HCOO)与C(Na)的关系

解析:根据溶液中电荷守恒: C(Na)+C(H)=C(HCOO)+C(OH)因pH=7,故C(H)=C(OH),所以有C(Na)=C(HCOO),此题量的分析为:若完全反应生成甲酸钠为强碱弱酸盐,溶液呈碱性,而现在pH=7,故酸须略为过量。 答案为C。

例9

年上海高考题)在常温下10mLpH=10的KOH溶液中,加入pH=4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7(假设反应前后体积不变),

+

-+

-+

+

--+

-+

--+

-+

则对反应后溶液的叙述正确的是

-+

A.C(A)=C(K) B.C(H)=C(OH)<C(K)<C(A) C.V后≥20mL D.V后≤20mL

解析:pH=10的KOH有C(KOH)=10mol·L,pH=4的一元酸,因不清楚是强酸还是弱酸,故有C(HA)≥10mol·L,根据电荷守恒,无论是强酸或是弱酸,都有下列关系:C(H)+C(K)=C(OH)+C(H),因pH=7,C(H)=C(OH),故C(A)=C(K),A选项正确,B错;当HA为强酸时,加入10mLKOH与HA刚好中和,pH=7,此时V后为20mL,当HA为弱酸时,有两种方法可以分析:

(1)假设两考等体积混合则,则电离出来的n(H)和n(OH)恰好反应完全但此时及有酸(pH=4时,酸的浓度大于1×10mol/L)pH<7,故为了使pH=7必须少加酸,故V后≤20m

(2)因C(HA)>10mol·L,故加入V(HA)<10mL即达pH=7,此时V后≤20mL,综合上述,V后≤20mL,D项也正确。

【变式训练】在常温下10mL 0.01mol/L的KOH溶液中,加入0.01mol/L的一元酸HA溶液至pH刚好等于7(假设反应前后体积不变),则对反应后溶液的叙述正确的是

-+

-4

-1

+

--4

+

+

-+

+

--+

-4

-1

-4

-1

+

-+

-

A.C(A)=C(K) B.C(H)=C(OH)<C(K)<C(A) C.V后≥20mL D.V后≤20mL

解析:同上题仍可得A是正确的,B是不正确的;当酸是强酸时两者等体积混合。V后=20mL

当酸是弱酸时同样分析如下:假设两考等体积混合,则酸碱恰好反应,些时溶液呈碱性pH>7为了使pH=7只能多加酸,故答案C也正确.

3

解题指导:先判断反应前后谁过量,及反应后各物质的量,再考虑电离或水解的情况.(1)当酸(碱)的电离大于盐溶液中弱离子水解时,可认为盐中的弱离了不水解,此时主要考虑电离对离子浓度造成的影响;反之可认为酸(碱)不电离(但实际有电离,程度很小),此时只考虑离子水解对离子浓度造成的影响。

例10

年江苏高考题)将0.2mol·LHCN溶液和0.1mol·L的NaOH溶液等体积混合后,溶液显碱性,下列关系式中正确的是

-+

--1

-1

A.C(HCN)<C(CN) B.C(Na)>C(CN)

C.C(HCN)-C(CN)=C(OH) D.C(HCN)+C(CN)=0.1mol·L 解析:将0.2mol·L HCN溶液和

-1----1

mol·L的NaOH溶液等体积混合后,C(CN)=0.05mol·L,c(HCN)=0.05mol·L,由于混合后

---1

+

-1

-1--1-1

溶液呈碱性,说明NaCN水解程度大于HCN的电离程度,故C(HCN)>C(CN),A错。由上述分析知C(CN)<0.05mol·L,而C(Na)=0.05mol·L,B正确;根据C、N元素守恒可得C(HCN)+C(CN)=0.1mol·L,故D项也正确;根据电荷守恒: C(OH)=C(H)+C(Na)-(CN) 故C不正确,综合上述正确答案为B、D。

例11。

A.C(CH3COO)>C(Na) B.C(CH3COOH)>C(CH3COO)

C.2C(H)=C(CH3COO)-C(CH3COOH) D.C(CH3COOH)+C(CH3COO)=0.01mol·L

解析:将0.02mol·L CH3COOH和0.01mol·LNaOH溶液等体积混合后,混合液的溶质为CH3COOH和CH3COONa,且物质的量相等,浓度

-1

-1

+

---1

-+

---1

-+

+

-

年上海高考题)把0.02mol·LCH3COOH溶液和0.01mol·LNaOH溶液以等体积混合,则溶液中粒子浓度关系正确的为

-1-1

为5×10mol·L,由于CH3COOH电离趋势大于CH3COO的水解趋势,所以C(CH3COO)>C(Na),但无论怎样变化,由物料守恒知:

C(CH3COOH)+C(CH3COO)=0.01mol·L正确答案为A、D。 例12

+

--1

-3-1--+

年全国高考题)将pH=3的盐酸溶液和pH=11的氨水等体积混合后,溶液中离子浓度大小关系正确的是

-+

-+

--+

A.C(NH4)>C(Cl)>C(H)>C(OH) B.C(NH4)>C(Cl)>C(OH)>C(H) C.C(Cl)>C(NH4)>C(H)>C(OH) D.C(Cl)>C(NH4)>C(OH)>C(H)

解析:pH=3,C(HCl)=10mol·L,pH=11,C(OH)=10mol·L,因氨水为弱电解质,所以C(NH3·H2O)>C(HCl),两者等体积混合后,氨水过量。因氨水电离程度大于NH4水解程度。所以C(NH4)>C(Cl),同时也存在C(OH)>C(H),而NH3·H2O电离只是少数,所以存在C(Cl)>C(OH),故正确答案为B。

类型三、盐与碱(酸)反应型

解题指导:此类问题与类型二第三种情况相似,反应到最后也一般为盐和酸(或碱)的混合物,分析时同样从盐溶液中弱离子水解和酸碱的电离相当强弱入手。

例13度关系正确的是

----+

+

--+

-3

-1

--3

-1

-+

+

--+

-+

年上海高考题)将

+

-1

的醋酸钠溶液20mL与0.1mol·L盐酸10mL混合后,溶液显酸性,则溶液中有关粒子浓

-1

A.C(CH3COO)>C(Cl)>C(H)>C(CH3COOH) B.C(CH3COO)>C(Cl)>C(CH3COOH)>C(H) C.C(CH3COO)=C(Cl)>C(H)>C(CH3

--+

--+

D.C(Na)+C(H)=C(CH3COO)+C(Cl)+C(OH)

-

++---

解析:两溶液混合反应后,溶液实质上是生成等浓度醋酸和醋酸钠、氯化钠的混合溶液。因溶液呈酸性说明CH3COO的水解程度小于CH3COOH的电离程度,所以C(CH3COO)>C(Cl)>C(CH3COOH),但CH3COOH电离程度较小,C(CH3COOH)>C(H),故选项A、C错,B正确。依据电荷守恒原则,可知选项D也正确。综合上述答案选B、D。

例14

+

--+

年全国高考题)0.1mol·LNaOH和0.1mol·L

--+

+

-1-1

NH4Cl溶液等体积混合后,离子浓度大小次序正确的是

--+

A.C(Na)>C(Cl)>C(OH)>C(H) B.C(Na)=C(Cl)>C(OH)>C(H) C.C(Na)=C(Cl)>C(H)>C(OH) D.C(Cl)>C(Na)>C(OH)>C(H)

解析:两者混合恰好反应,产物为NaCl和NH3·H2O,显碱性,且C(Na)=C(Cl),故答案B。 类型四、不同物质同种离子浓度比较型 例15

年上海高考题)物质的量浓度相同的下列溶液中,NH4浓度最大的是

+

+

-+

-+

--+

-+

A.NH4Cl B.NH4HSO4 C.CH3COONH4 D.NH4HCO3 解析:NH4在溶液中存在下列平衡: NH4+H2O

+

--+

+

NH3·H2O+H B项NH4HSO4电离出大量H,使上述平衡向左移动,故B中C(NH4)大于

+

+

+++

A中的C(NH4),C项CH3COO和D项的HCO3水解均呈碱性,使平衡向右移动,故C、D中C(NH4)小于A中C(NH4),正确答案为B。 离子浓度大小比较强化训练

1.下列混合溶液中,各离子浓度的大小顺序正确的是

A.10mL0.1mol/L氨水与10mL0.1mol/L盐酸混合,

c(Cl)c(NH4)c(OH)c(H)

B.10mL0.1mol/LNH4Cl溶液与5mL0.2mol/LNaOH ( )

溶液混合,

c(Na

)c(Cl)c(OH)c(H)

C.10mL0.1mol/LCH3COOH溶液与5mL0.2mol/LNaOH溶液混合,

c(Na

)c(CH3COO)c(OH)c(H)

D.10mL0.5mol/LCH3COONa溶液与6mL1mol/L盐酸混合,

c(Cl)c(Na)c(OH)c(H)

-1

2.将0.2mol·LHCN溶液和0.1mol·L

-1

的NaOH溶液等体积混合后,溶液显碱性,下列关系式中正确的是

( )

-+-

A.c(HCN)<c(CN) B.c(Na)>c(CN)

----1

C.c(HCN)-c(CN)=c(OH) D.c(HCN)+c(CN)=0.1mol·L

-1-1

3.将20ml0.4mol·L铵溶液跟50mL0.1mol·L氢氧化钡溶液混合,则混合溶液中各离子浓度的大小顺序是 ( )

--+2+-2+-+

A.c(NO3)>c(OH)>c(NH4)>c(Ba) B.c(NO3)> c(Ba)> c(OH)>c(NH4)

2+--+-2++-

C.c(Ba) > c(NO3)>c(OH)>c(NH4) D.c(NO3)> c(Ba)>c(NH4)> c(OH)

-1

4.在10mL 0.1mol·LNaOH溶液中加入同体积、同浓度的HAc溶液,反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是 ( )

+++++-+

A.C(Na)>C(Ac)>C(H)>C(OH) B.C(Na)>C(Ac)>C(OH)>C(H)

+-++-- C.C(Na)=C(Ac)+C(HAc) D.C(Na)+C(H)=C(Ac)+C(OH)

5.常温下,把pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合,在所得溶液中离子浓度大小关系正确的是 ( )

-++-

A.c(CH3COO)>c(Na)>c(H)>c(OH)

++--

B.c(Na)+c(H)>c(CH3COO)+c(OH)

-++-

C.c(CH3COO)>c(Na)>c(H)=c(OH)

+--+

D.c(Na)>c(CH3COO)>c(OH)>c(H)

6.常温下,将甲酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液 pH=7,则此溶液中( )

-+-+

A c(HCOO)>c(Na) B c(HCOO)<c(Na)

-+-+

C c(HCOO)=c(Na) D 无法确定c(HCOO)与c(Na)的关系

7.将0.1mol/L的醋酸钠溶液20mL与0.1mol/L盐酸10rnL混合后,溶液显酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是 ( )

--+--+

A c (Ac)>c (Cl)>c (H)>c (HAc) B c (Ac)>c (Cl)>c (HAc)>c(H)

-++++---

C c (Ac)=c (Cl)>c (H)>c (HAc) D c (Na)+c (H)=c (Ac)+c (Cl)+c (OH)

8.在甲酸溶液中加入一定量NaOH溶液,恰好完全反应,对于生成的溶液,下列判断一定正确的是 ( )

-+-+

A.c(HCOO)c(Na)

----

C.c(OH)>c(HCOO) D.c(OH)9.把0.02mol/LHAc溶液和0.01mol/LNaOH溶液以等体积混和,则混合液中微粒浓度关系正确的为 ( )

-+- (A) C(AC)>C(Na) (B) C(HAc)>C(Ac)

+-- (C)2C(H)=C(Ac)-C(HAc) (D)C(HAc)+C(Ac)=0.01mol/L

-1

10.将0.1mol·LCH3COOH溶液加水稀释或加入少量CH3COONa晶体时,都会引起

A 溶液的pH增加 B CH3COOH电离程度变大

C 溶液的导电能力减弱 D 溶液中c(OH)减少

11.将标准状况下的2.24L CO2通入150mL1mol/LNaOH溶液中,下列说法正确的是

-2—

A.c(HCO3)略大于c(CO3)

-2—

B.c(HCO3)等于c(CO3)

+2——

C.c(Na)等于c(CO3)与c(HCO3)之和

—2—

D.c(HCO3)略小于c(CO3)

12.在 0.1 mol/L Na2CO3溶液中,下列关系正确的是

+2--+

A.c(Na) = 2c(CO3) B.c(OH) = 2c(H)

-+2--

C.c(HCO3) > c(H2CO3) D.c(Na) <〔c(CO3)+c(HCO3) 〕

-1 ++——2-13.草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性。在0.1mol·LKHC2O4溶液中,下列关系正确的A.c(K)+c(H)=c(HC2O4)+c(OH)+c(C2O4)

-2--1

B.c(HC2O4)+c(C2O4)=0.1 mol·L

2—

C.c(C2O4)>c(H2C2O4)

+-2—

D.c(K)=c(H2C2O4)+c(HC2O4)+c(C2O4)

-1

14.已知0.1mol·L的二元酸H2A溶液的pH=4.0,则下列说法中正确的是( ) A.在Na2A、NaHA两溶液中,离子种类不相同 B.在溶质物质的量相等的Na2A、NaHA两溶液中,阴离子总数相等

--+-2

C.在NaHA溶液中一定有:c(Na)+c(H)=c(HA)+c(OH)+2c(A)

+2-+-

D.在Na2A溶液中一定有:c(Na)>c(A)> c(H)>c(OH) 16.下列说法正确的是 ( )

+

A.pH=2和pH=1的中c(H)之比为1:10

B.Na2CO3溶液c(Na)与c(CO3)之比为2:1

-1

-1

+

+

2 C.0.2 mol·L与0.1 mol·L醋酸中c(H)之比为2:1 D.NO2溶于水时,被氧化的n(NO2)与被还原的n(NO2)之比为3:1

+- -12

19.常温下实验测得 0.lmol/L某一元酸 HA溶液的 pH值≠1,0.lmol/L某一元碱 BOH溶液里 c( H)/c( OH)=10.将此两种溶液等体

积混合后所得溶液中各离子浓度间关系正确的是( )

-++- +-- +

A.c(A)>c(B)>c(H)>c( OH) B.c(B)>c(A)>c( OH)>c(H)

-++- ++--

C.c(A)=c(B)>c(H)=c( OH) D.c(B)+ c(H)=c(A)+c( OH)

20.下列各组数据关系中,前者比后者大的是 A.纯水100℃和25℃时的pH

一一

B.Na2CO3溶液中的HCO3和OH数目

C.常温下,pH= 1的 KOH溶液和 pH= 11的CH3COOK溶液中由水电离出的OH离子浓度

+

D.100mL0.lmol/L的CH3COOH溶液与10mL0.lmol/L的CH3COOH溶液的H数目

+

8.用物质的量都是0.1 mol 的HCN和NaCN混合后配成1 L溶液,已知溶液中的c(CN)<c(Na),下列关系式正确的是 ( )

A.c(H)>c(OH) B.c(HCN)<c(CN) C.c(CN)+c(OH)=0.1 mol·L

++

+

2----

-1

+

D.c(HCN)+c(CN)=0.2 mol·L

B.[Na]>[HS]>[S]>[OH] D.[HS]>[H]>[OH]>[Na]

-+

-+

+

-2--

--1

4、混合Na2S跟NaHS两溶液,且浓度相等,此混合液中,下列关系一定正确的是 ( )

A.[Na]+[H]=2[S]+[HS]+[OH] C.[Na]=[S]+[HS-]+[H2S]

2-

5、已知0.1mol/L的HCN溶液pH=4,0.1mol/L的NaCN溶液的pH=12.现将0.2mol/L的HCN溶液和0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合后,溶液

中各种离子浓度关系正确的是( ) A.[Na]>[CN]>[OH]>[H] C.[CN]+[OH]>[Na]+[H] ( )

A. c(M)>c( OH)> c(A)>c(H) B. c(M)> c(A)>c(H)>c( OH) C. c(M)> c(A)>c( OH)>c(H) D. c(M)>c(H) =c( OH)+ c(A)

1 B 11 A

2 BD 12 C 3 B 13 CD 4 A 14 C 5 A 15 A 6 C 16 A 7 BD 17 D 8 AD 18 AD 9 AD 19 BD 10 A 20 D +

+

+

+

--+

+

+

--+

+--+

++

--

B.[Na]>[CN]>[H]>[OH] D.[CN]>[Na]>[H]>[OH]

8、等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混和后,混和液中有关离子的浓度应满足的关系是

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