【学霸笔记:同步精讲】第3章 第2节 第4课时 溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较(能力课) 讲义--2026版高中化学鲁科版选必修1

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名称 【学霸笔记:同步精讲】第3章 第2节 第4课时 溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较(能力课) 讲义--2026版高中化学鲁科版选必修1
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资源类型 试卷
版本资源 鲁科版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-09-04 11:48:31

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第4课时 溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较(能力课)
探究任务 1.掌握溶液中存在的电荷守恒、质子守恒、元素守恒关系。 2.掌握溶液中离子浓度大小比较的方法,能分析常见溶液体系中各离子浓度的大小,培养学生分析问题、解决问题的能力。
旧知回顾 1.电离平衡 (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、、OH-浓度的大小关系是 c平(NH3·H2O)>c平(OH-)>c平。 (2)多元弱酸的电离是分步进行的,其第一级电离是主要的。如在H2S溶液中:H2S、HS-、S2-、H+的浓度大小关系是c平(H2S)>c平(H+)>c平(HS-)>c平(S2-)。 2.水解平衡 (1)水解过程是微弱的。如NH4Cl溶液中:、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c平(Cl-)>c平>c平(H+)>c平(NH3·H2O)。 (2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其第一步水解是主要的。如在Na2CO3溶液中:、、H2CO3的浓度大小关系应是c平>c平>c平(H2CO3)。
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+、、H+、OH-、,它们存在如下关系:
c平(Na+)+c平(H+)=2c平+c平+c平(OH-)。
2.元素守恒关系
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溶液中能水解,故硫元素以、、H2SO3三种形式存在,它们之间的守恒关系为c平(Na+)=2c平+2c平+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+2c平(H2SO3)。
【例1】 在0.1 mol·L-1 Na2S溶液中存在着多种离子和分子,下列关系不正确的是(  )
A.c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+c平(OH-)+2c平(S2-)
B.c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+c平(OH-)+c平
C.c平(Na+)=2c平(S2-)+2c平(HS-)+2c平(H2S)
D.c平(OH-)=c平(H+)+c平(HS-)+2c平(H2S)
B [在Na2S溶液中由电荷守恒得:c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+c平(OH-)+2c平(S2-),A项正确,B项错误;由元素守恒得:c平(Na+)=2c平(S2-)+2c平(HS-)+2c平(H2S),C项正确;由质子守恒得:c平(OH-)=c平(H+)+c平(HS-)+2c平(H2S),D项正确。]
质子守恒关系式可由电荷守恒关系式和元素守恒关系式合并得到。
考向1 单一溶液中粒子浓度关系
1.次磷酸(H3PO2)是一种一元弱酸,与等浓度等体积的NaOH溶液完全反应后生成NaH2PO2,下列叙述正确的是(  )
A.NaH2PO2的水溶液加水稀释,增大
B.H3PO2溶液中存在电离平衡:+H+
C.NaH2PO2溶液中:c平(Na+)>c平(OH-)>c平>c平(H+)
D.NaH2PO2溶液中存在:2c平+c平(OH-)=c平(H+)+c平(Na+)
B [NaH2PO2的水溶液加水稀释水解程度增大,但由于溶液体积增大程度更大,所以c平(H3PO2)、c平(OH-)变小,溶液中c平(H+)变大,所以应减小,A错误;次磷酸是一元弱酸,部分电离,B正确;水解,离子数量少于Na+,阴离子水解使溶液显碱性,c平(OH-) >c平水解程度较少,所以剩余的浓度要远多于OH-的浓度,C错误;根据溶液中电荷守恒,阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量,电荷守恒为c平+c平(OH-)=c平(H+)+c平(Na+),D错误。]
2.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中各粒子浓度的关系。
(1)离子浓度大小关系:_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)元素守恒关系:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)电荷守恒关系:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)质子守恒关系:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[答案] (1)c平(Na+)>c平>c平(OH-)>c平(H+)>c平
(2)c平(Na+)=c平+c平+c平(H2CO3)
(3)c平(Na+)+c平(H+)=c平+2c平+c平(OH-)
(4)c平(OH-)+c平=c平(H2CO3)+c平(H+)
考向2 混合溶液中粒子浓度关系
3.在50 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液中,通入V L CO2(标准状况),下列说法错误的是(  )
A.若V=1.12,所得溶液中一定有c平(Na+)=2[c平+c平+c平(H2CO3)]
B.若1.12c平>c平>c平(OH-)
C.若V=2.24,所得溶液中一定有c平(OH-)-c平(H+)=c平(H2CO3)-c平
D.若V=2.24,所得溶液中一定有c平(Na+)=c平+c平+c平(H2CO3)
[答案] B
4.用物质的量都是0.1 mol 的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中c平(CH3COO-)>c平(Na+),下列对该溶液的判断正确的是(  )
A.c平(H+)>c平(OH-)
B.c平(CH3COO-)=0.1 mol·L-1
C.c平(CH3COOH)>c平(CH3COO-)
D.c平(CH3COO-)+c平(OH-)=0.1 mol·L-1
A [由电荷守恒:c平(CH3COO-)+c平(OH-)=c平(Na+)+c平(H+),因c平(CH3COO-)>c平(Na+),则c平(H+)>c平(OH-);由元素守恒:c平(CH3COOH)+c平(CH3COO-)=,因c平(CH3COO-)>c平(Na+)=0.1 mol·L-1,则c平(CH3COO-)>c平(CH3COOH)。]
5.在常温下,向10 mL浓度均为的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是(  )
A.在a点的溶液中:)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点的溶液中:<0.001 mol
C.在c点的溶液pH<7,是因为此时的电离能力大于其水解能力
D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)
[答案] B
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>c平>c平。
2.多元弱酸的正盐溶液,根据弱酸根离子的分步水解分析,如Na2CO3溶液中:c平(Na+)>c平>c平(OH-)>c平>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、CH3COOH和CH3COO-。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>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-、和。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+)。
【例2】 已知HF和HCN都是一元弱酸,但Ka(HF)>Ka(HCN)。现有100 mL 0.1 mol·L-1 的NaF溶液和100 mL 0.1 mol·L-1的NaCN溶液,下列有关这两种溶液的说法不正确的是(  )
A.溶液pH:NaFB.溶液中弱酸分子浓度:c平(HF)>c平(HCN) 
C.NaF溶液中:c平(HF)=c平(OH-)-c平(H+) 
D.NaCN溶液中:c平(Na+)=c平(CN-)+c平(HCN)
B [因为Ka(HF)>Ka(HCN),所以水解程度:NaF[母题发散]
1.写出NaF溶液中的元素守恒和电荷守恒关系式。
提示:元素守恒关系式:c平(Na+)=c平(HF)+c平(F-);电荷守恒关系式:c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+c平(F-)。
2.100 mL 0.1 mol·L-1 的NaF溶液和100 mL 0.1 mol·L-1的NaCN溶液混合后,溶液中的元素守恒关系式如何表示?
提示:c平(Na+)=c平(HF)+c平(F-)+c平(CN-)+c平(HCN)。
1.常温下,下列溶液中,有关微粒的物质的量浓度关系正确的是(  )
A.0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液:c平>c平>c平(H+)>c平(Fe2+)
B.将10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液逐滴滴加到10 mL 0.1 mol·L-1盐酸中:c平(Na+)>c平(Cl-)>c平>c平
C.0.01 mol·L-1 NaOH溶液与等体积pH=2的醋酸溶液混合后的溶液中:c平(CH3COO-)>c平(Na+)>c平(OH-)>c平(H+)
D.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液:c平(H+)+2c平(H2CO3)=c平(OH-)+c平
B [亚铁离子和铵根离子都水解,但水解程度较小,c平(H+)c平(Cl-)>c平>c平),故B正确;0.01 mol·L-1 NaOH溶液与等体积pH=2的醋酸溶液混合后的溶液中溶质为醋酸钠和醋酸,所以离子浓度大小的关系为c平(CH3COO-)>c平(Na+)>c平(H+)>c平(OH-),故C错误;溶液中存在质子守恒:c平(H+)+c平(H2CO3)=c平(OH-)+c平,故D错误。]
2.现有4种混合溶液分别由等体积0.1 mol·L-1的两种溶液混合而成:
①NH4Cl与CH3COONa;②NH4Cl与HCl;③NH4Cl与NaCl;④NH4Cl与NH3·H2O(混合溶液呈碱性)。下列各项排序正确的是(  )
A.pH:②<①<③<④
B.溶液中c平(H+):①<③<②<④
C.c平:①<③<②<④
D.c平(NH3·H2O):①<③<④<②
C [A项,④呈碱性,①呈中性,③呈弱酸性,②呈强酸性,故pH:②<③<①<④。B项,溶液中c平(H+):④<①<③<②。D项,c平(NH3·H2O):②<③<①<④。]
1.已知,常温下某浓度的NaHSO3稀溶液的pH<7。则该稀溶液中下列粒子浓度关系正确的是(  )
A.c平(Na+)>c>c平(H2SO3)>c平
B.c平(Na+)>c+c
C.c平(Na+)+c平(H+)=2c平
D.c平(Na+)+c平(H+)=c平+c平(OH-)
[答案] B
2.二元酸H2A在水中的电离情况:H2A===H++HA-和HA- H++A2-,则下列物质的水溶液中粒子浓度之间存在的关系正确的是(  )
A.NaHA:c平(Na+)>c平(HA-)>c平(OH-)>c平(H+)
B.NaHA:c平(Na+)=c平(A2-)+c平(HA-)+c平(H2A)
C.Na2A:c平(Na+)>c平(A2-)>c平(OH-)>c平(H+)
D.H2A:c平(H+)=c平(HA-)+c平(A2-)+c平(OH-)
[答案] C
3.乙酸钙[(CH3COO)2Ca·H2O]常用作食品稳定剂和抑霉剂,下列有关0.1 mol·L-1乙酸钙溶液中粒子浓度的比较正确的是(  )
A.c平(H+)+c平(Ca2+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-)
B.c平(OH-)=c平(H+)+c平(CH3COOH)
C.c平(CH3COO-)>c平(Ca2+)>c平(H+)>c平(OH-)
D.c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH)=
B [溶液呈电中性,溶液中阳离子所带正电荷数之和等于阴离子所带负电荷数之和,故c平(H+)+2c平(Ca2+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-),A项错误;根据溶液呈电中性可知:c平(H+)+2c平(Ca2+)=c平(OH-)+c平(CH3COO-),根据元素守恒可知:c平(CH3COOH)+c平(CH3COO-)=2c平(Ca2+),二者结合可得:c平(OH-)=c平(H+)+c平(CH3COOH),B项正确;CH3COO-水解程度较小,水解后溶液呈碱性,则c平(CH3COO-)>c平(Ca2+)>c平(OH-)>c平(H+),C项错误;根据元素守恒可知:c平(CH3COOH)+c平(CH3COO-)=2c平(Ca2+)=0.2 mol·L-1,D项错误。]
4.在0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液和0.1 mol·L-1盐酸的混合溶液中,下列粒子浓度大小关系正确的是(  )
A.c平)>c平(Cl-)>c平(OH-)>c平(H+)
B.c平(Cl-)>c平(H+)>c平)>c平(OH-) 
C.c平(Cl-)>c平)>c平(H+)>c平(OH-) 
D.c平(H+)>c平(Cl-)>c平)>c平(OH-) 
B [在0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液和0.1 mol·L-1盐酸的混合溶液中,由于氯化铵和盐酸都可以电离出氯离子,所以氯离子的浓度最大,若铵根离子不水解,则铵根离子和氢离子浓度相同,但铵根离子发生水解产生氢离子,所以氢离子的浓度大于铵根离子浓度,氢氧根离子全部由水电离,水的电离很微弱,所以溶液中的离子浓度大小关系为c平(Cl-)>c平(H+)>c平>c平(OH-)。]
5.下列溶液中微粒的物质的量浓度关系错误的是(  )
A.室温下,向0.01 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性:c平(Na+)>c平>c平>c平(OH-)=c平(H+)
B.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液:c平(Na+)>c平>c平(OH-)>c平(H+)
C.Na2CO3溶液:c平(OH-)-c平(H+)=c平+2c平(H2CO3)
D.25 ℃时,pH=4.75、浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液:c平(CH3COO-)+c平(OH-)<c平(CH3COOH)+c平(H+)
D [向0.01 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液,当OH-与H+按1∶1反应结束后,由于水解使溶液呈酸性,需要继续滴加NaOH溶液与反应使溶液呈中性,所以c平(Na+)>c平>c平>c平(OH-)=c平(H+),A项正确;水解呈碱性,所以c平(Na+)>c平>c平(OH-)>c平(H+),B项正确;把c平(H+)移项得:c平(OH-)=c平+2c平(H2CO3)+c平(H+),这是质子守恒关系式,C项正确;电荷守恒:c平(Na+)+c平(H+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-),元素守恒:2c平(Na+)=c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH),两式联立得:c平(CH3COO-)+2c平(OH-)=c平(CH3COOH)+2c平(H+),因溶液pH=4.75,即c平(H+)>c平(OH-),得c平(CH3COO-)+c平(OH-)>c平(CH3COOH)+c平(H+),D项错误。]
数智分层作业(二十三) 溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较
(本试卷共65分)
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求,每小题3分)
1.下列有关说法正确的是(  )
A.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液与0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液等体积混合:2c平(Na+)=3c平+3c平+3c平(H2CO3)
B.用相同浓度的NaOH溶液分别滴定等体积pH均为3的盐酸和醋酸溶液至终点,消耗NaOH溶液的体积相等
C.将0.2 mol·L-1的氨水与 0.1 mol·L-1的HCl溶液等体积混合后pH>7,则:c平(Cl-)>c平>c平(OH-)>c平(H+)
D.0.2 mol·L-1 HCOOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合后的溶液中:c平(HCOO-)+c平(OH-)=c平(HCOOH)+c平(H+)
[答案] A
2.25 ℃时,在10 mL浓度均为0.1 mol·L-1 的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是(  )
A.未加盐酸时:c平(OH-)>c平(Na+)=c平(NH3·H2O)
B.加入10 mL盐酸时:c平+c平(H+)=c平(OH-)
C.加入盐酸至溶液pH=7时:c平(Cl-)=c平(Na+)
D.加入20 mL盐酸时:c平(Cl-)=c+c平(Na+)
B [A项,未加盐酸时,由于NH3·H2O部分电离,所以c平(OH-)>c平(Na+)>c平(NH3·H2O),错误;B项,加入10 mL盐酸时,c平(Cl-)=c平(Na+),再由电荷守恒可知c平+c平(H+)=c平(OH-),正确;C项,由电荷守恒得c平(Na+)+c平+c平(H+)=c平(Cl-)+c平(OH-),pH=7时,c平(H+)=c平(OH-) ,所以有c平(Cl-)>c平(Na+),错误;D项,当加入20 mL盐酸时,恰好完全反应生成NaCl和NH4Cl,由于发生水解而使溶液呈酸性,即c平(H+)>c平(OH-),再根据电荷守恒可得c平(Cl-)+c平(OH-)=c平(H+)+c平+c平(Na+),则c平(Cl-)>c平+c平(Na+),错误。]
3.下列有关电解质溶液中粒子浓度关系正确的是(  )
A.pH=1的NaHSO4溶液:c平(H+)=c平+c平(OH-)
B.浓度均为0.1 mol·L-1 NaOH和NH3·H2O 混合溶液中:c平(OH-)>c平(Na+)=c平(NH3·H2O)
C.CH3COONa和CaCl2混合溶液:c平(Na+)+c平(Ca2+)=c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH)+2c平(Cl-)
D.等物质的量浓度的Na2S和NaHS混合溶液呈碱性:c平(Na+)=2c平(S2-)+c平(HS-)
[答案] A
4.在通风橱中,向10 mL 0.1 mol· L-1 Na2S溶液中逐滴滴加V mL 0.1 mol· L-1 HCl溶液,边滴边振荡。下列有关滴加过程中粒子浓度关系正确的是(  )
A.当V=0时,c平(OH-)=c平(H+) +c平(HS-) +c平(H2S)
B.当V=5时,c平(Na+)+c平(H+) =2c平(S2-)+c平(HS-)+c平(OH-)
C.当V=10时,c平(Cl-)=c平(S2-)+c平(HS-) +c平(H2S)
D.当V=15时,c平(Na+)=c平(Cl-)>c平(HS-)>c平(OH-)>c平(H+)
C [当V=0时,溶质为Na2S,根据质子守恒c平(OH-)=c平(H+)+c平(HS-)+2c平(H2S),A错误;当V=5时,溶质为等物质的量的Na2S、NaHS、NaCl,根据电荷守恒c平(Na+)+c平(H+)=2c平(S2-)+c平(HS-)+c平(OH-)+c平(Cl-),B错误;当V=10时,溶质为等物质的量的NaHS、NaCl,根据元素守恒c平(Cl-)=c平(S2-)+c平(HS-)+c平(H2S),C正确;当V=15时,溶质NaHS、NaCl的物质的量比为1∶3,c平(Na+)>c平(Cl-)>c平(HS-),D错误。]
5.下列有关溶液(室温下)的说法正确的是(  )
A.Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中:2c平(Na+)=3[c平+c平+c平(H2CO3)]
B.0.10 mol·L-1 NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:c平(Na+)>c平>c平
C.物质的量浓度相等的①(NH4)2SO4溶液、溶液、③NH4Cl溶液、④(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,c平的大小关系:④>①>②>③
D.0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c平(Na+)>c平(CH3COOH)=c平(Cl-)
[答案] D
6.用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1 L混合溶液,已知其中c(CH3COO-)>c(Na+),对该混合溶液,下列判断不正确的是(  )
A.c(H+)>c(OH-)
B.c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2 mol·L-1
C.c(CH3COOH)D.c(CH3COO-)+c(OH-)=0.2 mol·L-1
D [CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中,CH3COOH的电离和CH3COONa的水解同时存在。已知c(CH3COO-)>c(Na+),根据电荷守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),可得出c(OH-)7.工业上常利用Na2SO3溶液作为吸收液脱除烟气中的SO2,随着SO2的吸收,吸收液的pH不断变化。下列粒子浓度关系一定正确的是(  )
A.Na2SO3溶液中存在:c平(Na+)>c平>c平(H2SO3)>c平
B.已知NaHSO3溶液pH<7,该溶液中:c平(Na+)>c平>c平(H2SO3)>c平
C.当吸收液呈酸性时:c平(Na+)=c平+c平+c平(H2SO3)
D.当吸收液呈中性时:c平(Na+)=2c平+c平
D [Na2SO3溶液中亚硫酸根离子水解,且以第一步水解为主,则溶液中存在:c平(Na+)>c平>c平>c平(H2SO3),A错误;已知NaHSO3溶液pH<7,说明的电离程度大于水解程度,则该溶液中:c平(Na+)>c平>c平>c平(H2SO3),B错误;当吸收液呈酸性时所得溶液不一定恰好是NaHSO3,因此溶液中c平(Na+)=c平+c平+c(H2SO3)不一定满足,C错误;当吸收液呈中性时c平(H+)=c平(OH-),根据电荷守恒c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+2c平+c可知溶液中:c平(Na+)=2c平+c平,D正确。]
8.某二元酸H2B在水中的电离方程式是H2B===H++HB-;HB- H++B2-。在0.1 mol·L-1的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是(  )
A.c平(B2-)+c平(HB-)+c平(H2B)=0.1 mol·L-1
B.c平(Na+)+c平(OH-)=c平(H+)+c平(HB-) 
C.c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+c平(HB-)+c平(B2-)
D.c平(Na+)=2c平(B2-)+2c平(HB-)
D [二元酸H2B在水中第一步完全电离,因此溶液中不存在H2B分子,HB-只电离,不水解,故根据元素守恒可知在0.1 mol·L-1的Na2B溶液中,c平(B2-)+c平(HB-)=,A错误;溶液中存在电荷守恒,c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+c平(HB-)+2c平(B2-),B错误,C错误;在该溶液中含有的B的粒子有B2-、HB-,溶液中存在元素守恒,根据元素守恒可得c平(Na+)=2c平(B2-)+2c平(HB-),D正确。]
9.25 ℃时,向20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1醋酸溶液,其pH变化曲线如图所示,下列有关粒子浓度关系的比较中,正确的是(  )
A.在A点:c平(Na+)>c平(OH-)>c平>c平(H+)
B.在A点:c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+c平(CH3COO-)
C.在B点:c平(CH3COO-)>c平(Na+)>c平(H+)=c平(OH-)
D.在C点:c平(CH3COO-)=2c平(Na+)
B [在A点,醋酸和NaOH恰好中和生成CH3COONa,为强碱弱酸盐,水解呈碱性,但CH3COO-水解程度较小,所以c平(OH-)<c平(CH3COO-),A错误;溶液中存在电荷守恒,在A点:c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+c平(CH3COO-),B正确;B点溶液呈中性,则c平(OH-)=c平(H+),由电荷守恒得c平(Na+)+c平(H+)=c平(OH-)+c平(CH3COO-),由于钠离子浓度远大于氢离子浓度,所以c平(Na+)=c平(CH3COO-)>c平(OH-)=c平(H+),C错误;在C点醋酸刚好有一半过量,由元素守恒可知c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH)=2c平(Na+),D错误。]
10.常温下,向20 mL 0.2 mol·L-1 H2A溶液中滴加 0.2 mol·L-1 NaOH溶液,滴加过程中有关粒子的物质的量变化绘制在图中。下列说法正确的是(  )
A.当V(NaOH)=10 mL时,溶液中粒子浓度大小关系为c平(Na+)>c平(H2A)>c平(HA-)>c平(H+)>c平(OH-)
B.当V(NaOH)=20 mL时,溶液中粒子浓度大小关系:c平(Na+)>c平(HA-)>c平(H+)>c平(H2A)>c平(A2-)
C.当V(NaOH)=30 mL时,溶液中存在以下关系:c平(A2-)>c平(HA-)
D.当V(NaOH)=40 mL时,溶液中存在以下关系:c平(Na+)=2[c平(A2-)+c平(HA-)+c平(H2A)]
[答案] D
11.醋酸钡[(CH3COO)2Ba·H2O]是一种媒染剂,下列是有关0.1 mol·L-1醋酸钡溶液中粒子浓度的比较,其中错误的是(  )
A.c平(Ba2+)>c平(CH3COO-)>c平(OH-)>c平(H+)
B.2c平(Ba2+)=c平(CH3COO-)+c平
C.c平(H+)=c平(OH-)-c平(CH3COOH)
D.c平(H+)+c平(Ba2+)A [在醋酸钡溶液中存在下列电离:(CH3COO)2Ba===2CH3COO-+Ba2+,CH3COO-水解程度较小,水解后溶液呈碱性,则c平(CH3COO-)>c平(Ba2+),A错误;在醋酸钡溶液中存在元素守恒:2c平(Ba2+)=c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH),B正确;醋酸钡溶液中存在元素守恒:2c平(Ba2+)=c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH),电荷守恒:2c平(Ba2+)+c平(H+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-),则c平(H+)=c平(OH-)-c平(CH3COOH),C正确;醋酸钡溶液中存在电荷守恒:2c平(Ba2+)+c平(H+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-),则c平(H+)+c平(Ba2+)<c平(CH3COO-)+c平(OH-),D正确。]
12.常温下,下列有关电解质溶液的说法不正确的是(  )
A.H2SO3溶液中加入固体NaOH后离子浓度一定是c平(H2SO3)>c平>c平
B.20.0 mL 0.2 mol·L-1 HF溶液中加入10.0 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液后pH=5,则HF的Ka>10-5 mol·L-1
C.用0.1 mol·L-1氨水滴定10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合液,当溶液呈中性时,氨水滴入量大于10 mL,c平>c平(Cl-)
D.0.8 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合(溶液混合引起的体积变化可忽略):c平(NH3·H2O)+c平+c平(OH-)=0.4 mol·L-1+c平(H2CO3)+c平(H+)
[答案] A
13.常温下,分别向10 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的一元酸HA和HB溶液,测得混合溶液的pH变化曲线如图所示,下列说法正确的是(  )
A.HA的酸性强于HB的酸性
B.V(酸)=10 mL时,两溶液中c平(B-)=c平(A-)
C.a点时,c平(A-)>c平(Na+)>c平(OH-)>c平(H+)
D.b、c点时,c平(A-)+c平(HA)=2c平(Na+)=c平(HB)+c平(B-)
[答案] D
14.室温下,向10 mL 0.1 mol·L-1某钠盐(Na2R)溶液中滴加pH=1的盐酸,混合溶液pH与加入盐酸体积的关系如图所示(滴加过程中没有H2R逸出)。下列说法正确的是(  )
A.0.1 mol·L-1 Na2R溶液中:c平(OH-)=c平(H+)+c平(HR-)+c平(H2R)
B.水的电离程度:aC.a点溶液中:c平(Na+)>c平(HR-)>c平(OH-)>c平(R2-)>c平(H2R)
D.b点溶液中:c平(Na+)=c平(Cl-)=2c平(R2-)+2c平(HR-)+2c平(H2R)
D [根据质子守恒,0.1 mol·L-1 Na2R溶液中:c平(OH-)=c平(H+)+c平(HR-)+2c平(H2R),A错误;a点溶质为NaCl、NaHR,溶液呈碱性,说明HR-水解程度大于电离程度,水解促进水电离,b点溶质为NaCl、H2R,H2R电离使溶液呈酸性,H2R电离抑制水电离,所以水的电离程度:a>b,B错误;a点溶质为等物质的量的NaCl、NaHR,溶液呈碱性,说明HR-水解程度大于电离程度,a点溶液中:c平(Na+)>c平(HR-)>c平(OH-)>c平(H2R)>c平(R2-),C错误;10 mL 0.1 mol·L-1某钠盐(Na2R)溶液中滴加20 mL 0.1 mol·L-1的盐酸后2n(Na2R)=n(HCl),根据元素守恒,b点溶液中c平(Na+)=c平(Cl-)=2c平(R2-)+2c平(HR-)+2c平(H2R),D正确。]
15.常温下,向1 L 1.0 mol·L-1的NaClO溶液中极慢地通入SO2气体,使其充分吸收,溶液pH与通入SO2物质的量的关系如图所示(忽略溶液体积变化和NaClO、HClO的分解)。下列说法错误的是(  )
A.常温下,HClO电离平衡常数的数量级为10-8
B.a点溶液中存在4c平(Cl-)=c平(HClO)+c平(ClO-)
C.b点溶液中存在c平(Na+)>c平>c平(Cl-)>c平(H+)>c平(OH-)
D.c点溶液中c平(H+)=2.0 mol·L-1
C [根据题意分析可知,b点恰好发生反应SO2+H2O+3NaClO===Na2SO4+NaCl+2HClO,c点恰好发生反应SO2+H2O+NaClO===H2SO4+NaCl。b点溶液pH约为4,c平(H+)≈10-4 mol·L-1,n(HClO)=2n(SO2)= mol×2= mol,溶液中的c平(HClO)≈= mol·L-1,c平(ClO-)≈c平(H+)=10-4 mol·L-1,则Ka(HClO)≈ mol·L-1=1.5×10-8 mol·L-1,即HClO 电离平衡常数的数量级为10-8,故A项正确;a点通入0.2 mol SO2,n(NaCl)=n(Na2SO4)=n(SO2)=0.2 mol,n(HClO)=2n(SO2)=0.4 mol,反应消耗的n(NaClO)=3n(SO2)=0.6 mol,反应后含有的n(NaClO)=1 mol·L-1×1 L-0.6 mol=0.4 mol,则n(HClO)+n(NaClO)=0.8 mol、n(Cl-)=0.2 mol,结合元素守恒可知:4c平(Cl-)=c平(HClO)+c平(ClO-),故B项正确;b点恰好发生反应SO2+H2O+3NaClO===Na2SO4+NaCl+2HClO,n(NaCl)=n(Na2SO4)=n(SO2)= mol,n(HClO)=2n(SO2)= mol×2= mol,则c平=c平(Cl-),正确的浓度关系为c平(Na+)>c平=c平(Cl-)>c平(H+)>c平(OH-),故C项错误;c点恰好发生反应SO2+H2O+NaClO===H2SO4+NaCl,n(H2SO4)=n(SO2)=1.0 mol,c平(H+)==2.0 mol·L-1,D项正确。]
二、非选择题(共1小题,共20分)
16.(20分)回答下列问题:
(1)含有弱酸HA和其钠盐NaA的混合溶液,在化学上用作缓冲溶液。向其中加入少量酸或碱时,溶液的酸碱性变化不大。(8分)
①写出该混合溶液中存在的电荷守恒关系式:_____________________________
_____________________________________________________________________。
②向其中加入少量KOH溶液时,发生反应的离子方程式是_____________________________________________________________________。
③现将0.04 mol·L-1 HA溶液和0.02 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,得到缓冲溶液。
a.若HA为HCN,该溶液显碱性,则溶液中c(Na+)________(填“>”“<”或“=”)c(CN-)。
b.若HA为CH3COOH,该溶液显酸性,则溶液中所有的离子按浓度由大到小排列的顺序是_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)常温下,向100 mL 0.01 mol·L-1 HCl溶液中逐滴加入0.02 mol·L-1 MOH溶液,图中所示曲线表示混合溶液的pH变化情况(体积变化忽略不计)。(6分)
①常温下一定浓度的MCl稀溶液的pH________(填“>”“<”或“=”)7,用离子方程式表示其原因___________________________________________________
____________________________________________________________________。
②K点对应的溶液中,c(M+)+c(MOH)_______(填“>”“<”或“=”)2c(Cl-)。
(3)标准状况下将0.224 L CO2,通入100 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中,得到的溶液中存在:c(OH-)=c(H2CO3)+____________。(2分)
(4)25 ℃,氨水的浓度为2.0 mol·L-1,溶液中的c(OH-)=________ mol·L-1,将CO2通入该氨水中,当溶液中c(OH-)降至1×10-7 mol·L-1时,溶液中_________(填“>”“<”或“=”。(4分)
已知:Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。
[解析] (1)①该混合溶液中的电荷守恒关系式为c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-);②HA是弱酸,与KOH反应生成KA和水,反应的离子方程式为HA+OH-===A-+H2O;③a.若HA为HCN,该溶液显碱性,即物质的量浓度相等的HCN和NaCN的混合溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),电荷守恒关系式为c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-),则c(Na+)>c(CN-);b.若HA为CH3COOH,该溶液显酸性,即物质的量浓度相等的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液呈酸性,c(OH-)c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。(2)①由题图可知,加入0.02 mol·L-1 MOH溶液的体积为51 mL时,溶液呈中性,此时MOH过量,则MCl是强酸弱碱盐,MCl溶液呈酸性,pH<7,M+水解的离子方程式为M++H2O MOH+H+;②K点溶液中溶质为等物质的量浓度的MCl和MOH,根据元素守恒得c(M+)+c(MOH)=2c(Cl-)。
(3)由题意可知,二氧化碳与氢氧化钠的物质的量比为∶(0.1 mol·L-1×0.1 L)=1∶1,则二氧化碳与氢氧化钠溶液恰好反应生成碳酸氢钠溶液,溶液中存在质子守恒关系:c(H2CO3)+c(H+)=+c(OH-),则溶液中c(OH-)=。
(4)由电离常数可知,2 mol·L-1氨水中氢氧根离子浓度约为 mol·L-1=6.0×10-3 mol·L-1;由碳酸的电离常数Ka2可知,当溶液中氢氧根离子浓度为1×10-7 mol·L-1时,氢离子浓度为1×10-7 mol·L-1,则溶液中===5.6×10-4,所以溶液中碳酸氢根离子浓度大于碳酸根离子浓度。
[答案] (1)①c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-) ②HA+OH-===A-+H2O ③a.> b.c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) (2)①< M++H2O MOH+H+ ②=  (4)6.0×10-3 >
1/1第4课时 溶液中的守恒关系及离子浓度大小比较(能力课)
探究任务 1.掌握溶液中存在的电荷守恒、质子守恒、元素守恒关系。 2.掌握溶液中离子浓度大小比较的方法,能分析常见溶液体系中各离子浓度的大小,培养学生分析问题、解决问题的能力。
旧知回顾 1.电离平衡 (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、、OH-浓度的大小关系是 c平(NH3·H2O)>c平(OH-)>c平。 (2)多元弱酸的电离是分步进行的,其第一级电离是主要的。如在H2S溶液中:H2S、HS-、S2-、H+的浓度大小关系是c平(H2S)>c平(H+)>c平(HS-)>c平(S2-)。 2.水解平衡 (1)水解过程是微弱的。如NH4Cl溶液中:、Cl-、NH3·H2O、H+的浓度大小关系是c平(Cl-)>c平>c平(H+)>c平(NH3·H2O)。 (2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的,其第一步水解是主要的。如在Na2CO3溶液中:、、H2CO3的浓度大小关系应是c平>c平>c平(H2CO3)。
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+、、H+、OH-、,它们存在如下关系:
c平(Na+)+c平(H+)=2c平+c平+c平(OH-)。
2.元素守恒关系
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溶液中能水解,故硫元素以、、H2SO3三种形式存在,它们之间的守恒关系为c平(Na+)=2c平+2c平+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+2c平(H2SO3)。
【例1】 在0.1 mol·L-1 Na2S溶液中存在着多种离子和分子,下列关系不正确的是(  )
A.c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+c平(OH-)+2c平(S2-)
B.c平(Na+)+c平(H+)=c平(HS-)+c平(OH-)+c平
C.c平(Na+)=2c平(S2-)+2c平(HS-)+2c平(H2S)
D.c平(OH-)=c平(H+)+c平(HS-)+2c平(H2S)
质子守恒关系式可由电荷守恒关系式和元素守恒关系式合并得到。
考向1 单一溶液中粒子浓度关系
1.次磷酸(H3PO2)是一种一元弱酸,与等浓度等体积的NaOH溶液完全反应后生成NaH2PO2,下列叙述正确的是(  )
A.NaH2PO2的水溶液加水稀释,增大
B.H3PO2溶液中存在电离平衡:+H+
C.NaH2PO2溶液中:c平(Na+)>c平(OH-)>c平>c平(H+)
D.NaH2PO2溶液中存在:2c平+c平(OH-)=c平(H+)+c平(Na+)
2.0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中各粒子浓度的关系。
(1)离子浓度大小关系:_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)元素守恒关系:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)电荷守恒关系:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)质子守恒关系:_____________________________________________________
_____________________________________________________________________。
考向2 混合溶液中粒子浓度关系
3.在50 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液中,通入V L CO2(标准状况),下列说法错误的是(  )
A.若V=1.12,所得溶液中一定有c平(Na+)=2[c平+c平+c平(H2CO3)]
B.若1.12c平>c平>c平(OH-)
C.若V=2.24,所得溶液中一定有c平(OH-)-c平(H+)=c平(H2CO3)-c平
D.若V=2.24,所得溶液中一定有c平(Na+)=c平+c平+c平(H2CO3)
4.用物质的量都是0.1 mol 的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中c平(CH3COO-)>c平(Na+),下列对该溶液的判断正确的是(  )
A.c平(H+)>c平(OH-)
B.c平(CH3COO-)=0.1 mol·L-1
C.c平(CH3COOH)>c平(CH3COO-)
D.c平(CH3COO-)+c平(OH-)=0.1 mol·L-1
5.在常温下,向10 mL浓度均为的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1 mol·L-1的盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是(  )
A.在a点的溶液中:)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点的溶液中:<0.001 mol
C.在c点的溶液pH<7,是因为此时的电离能力大于其水解能力
D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)
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>c平>c平。
2.多元弱酸的正盐溶液,根据弱酸根离子的分步水解分析,如Na2CO3溶液中:c平(Na+)>c平>c平(OH-)>c平>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、CH3COOH和CH3COO-。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>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-、和。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+)。
【例2】 已知HF和HCN都是一元弱酸,但Ka(HF)>Ka(HCN)。现有100 mL 0.1 mol·L-1 的NaF溶液和100 mL 0.1 mol·L-1的NaCN溶液,下列有关这两种溶液的说法不正确的是(  )
A.溶液pH:NaFB.溶液中弱酸分子浓度:c平(HF)>c平(HCN) 
C.NaF溶液中:c平(HF)=c平(OH-)-c平(H+) 
D.NaCN溶液中:c平(Na+)=c平(CN-)+c平(HCN)
[母题发散]
1.写出NaF溶液中的元素守恒和电荷守恒关系式。
2.100 mL 0.1 mol·L-1 的NaF溶液和100 mL 0.1 mol·L-1的NaCN溶液混合后,溶液中的元素守恒关系式如何表示?
1.常温下,下列溶液中,有关微粒的物质的量浓度关系正确的是(  )
A.0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液:c平>c平>c平(H+)>c平(Fe2+)
B.将10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液逐滴滴加到10 mL 0.1 mol·L-1盐酸中:c平(Na+)>c平(Cl-)>c平>c平
C.0.01 mol·L-1 NaOH溶液与等体积pH=2的醋酸溶液混合后的溶液中:c平(CH3COO-)>c平(Na+)>c平(OH-)>c平(H+)
D.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液:c平(H+)+2c平(H2CO3)=c平(OH-)+c平
2.现有4种混合溶液分别由等体积0.1 mol·L-1的两种溶液混合而成:
①NH4Cl与CH3COONa;②NH4Cl与HCl;③NH4Cl与NaCl;④NH4Cl与NH3·H2O(混合溶液呈碱性)。下列各项排序正确的是(  )
A.pH:②<①<③<④
B.溶液中c平(H+):①<③<②<④
C.c平:①<③<②<④
D.c平(NH3·H2O):①<③<④<②
1.已知,常温下某浓度的NaHSO3稀溶液的pH<7。则该稀溶液中下列粒子浓度关系正确的是(  )
A.c平(Na+)>c>c平(H2SO3)>c平
B.c平(Na+)>c+c
C.c平(Na+)+c平(H+)=2c平
D.c平(Na+)+c平(H+)=c平+c平(OH-)
2.二元酸H2A在水中的电离情况:H2A===H++HA-和HA- H++A2-,则下列物质的水溶液中粒子浓度之间存在的关系正确的是(  )
A.NaHA:c平(Na+)>c平(HA-)>c平(OH-)>c平(H+)
B.NaHA:c平(Na+)=c平(A2-)+c平(HA-)+c平(H2A)
C.Na2A:c平(Na+)>c平(A2-)>c平(OH-)>c平(H+)
D.H2A:c平(H+)=c平(HA-)+c平(A2-)+c平(OH-)
3.乙酸钙[(CH3COO)2Ca·H2O]常用作食品稳定剂和抑霉剂,下列有关0.1 mol·L-1乙酸钙溶液中粒子浓度的比较正确的是(  )
A.c平(H+)+c平(Ca2+)=c平(CH3COO-)+c平(OH-)
B.c平(OH-)=c平(H+)+c平(CH3COOH)
C.c平(CH3COO-)>c平(Ca2+)>c平(H+)>c平(OH-)
D.c平(CH3COO-)+c平(CH3COOH)=
4.在0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液和0.1 mol·L-1盐酸的混合溶液中,下列粒子浓度大小关系正确的是(  )
A.c平)>c平(Cl-)>c平(OH-)>c平(H+)
B.c平(Cl-)>c平(H+)>c平)>c平(OH-) 
C.c平(Cl-)>c平)>c平(H+)>c平(OH-) 
D.c平(H+)>c平(Cl-)>c平)>c平(OH-) 
5.下列溶液中微粒的物质的量浓度关系错误的是(  )
A.室温下,向0.01 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性:c平(Na+)>c平>c平>c平(OH-)=c平(H+)
B.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液:c平(Na+)>c平>c平(OH-)>c平(H+)
C.Na2CO3溶液:c平(OH-)-c平(H+)=c平+2c平(H2CO3)
D.25 ℃时,pH=4.75、浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液:c平(CH3COO-)+c平(OH-)<c平(CH3COOH)+c平(H+)
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