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题型突破2　溶液中离子浓度大小比较
1.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。
已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,(H2S)=10-6.97,(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。
下列说法错误的是(　　)
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
2.(2024·湖北卷)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,p(H2CO3)=6.4、p(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是(　　)
A.pH=6.5时,溶液中c(C)B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl)
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
3.(2023·湖南卷)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为 0.020 0 mol·L-1 的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η(η=)的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.点b:c(CH3COOH)D.水的电离程度:a1.溶液中离子浓度的关系
(1)明确三个“比较”
①电离程度大于水解程度,如 CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,所以等浓度的CH3COOH与CH3COO-溶液等体积混合后溶液显酸性。
②水解程度大于电离程度,如ClO-的水解程度大于HClO的电离程度,所以等浓度的HClO与ClO-溶液等体积混合后溶液显碱性。
③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。如NaHCO3溶液中,HC的水解程度大于电离程度,故溶液显碱性。
(2)掌握三个“守恒”
①电荷守恒:电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等。如Na2CO3溶液中的电荷守恒关系式 。
②元素守恒(物料守恒):电解质溶液中,由于某些离子能电离或水解,离子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的。如
物料守恒关系式 。
③质子守恒:电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H+)的物质的量相等。如Na2CO3溶液中按下图分析可得质子守恒关系式为 。
2.应用举例
(1)单一溶液
①Na2S溶液
水解方程式: ;
离子浓度大小关系
电荷守恒
元素守恒
质子守恒 。
②NaHS溶液
水解方程式 ;
离子浓度大小关系 ;
电荷守恒 ;
元素守恒 ;
质子守恒 。
(2)混合溶液
①等物质的量浓度、等体积的CH3COOH、CH3COONa溶液
水解方程式 ;
离子浓度大小关系 ;
电荷守恒 ;
元素守恒 ;
质子守恒 。
②CH3COOH、CH3COONa混合溶液呈中性
离子浓度大小关系 ;
电荷守恒 。
③常温下pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合的溶液
离子浓度大小关系 ;
电荷守恒 。
④等物质的量浓度、等体积的Na2CO3—NaHCO3混合溶液
电荷守恒 ;
元素守恒 ;
质子守恒 ;
离子浓度大小关系 。
1.(2023·北京门头沟一模)实验测得0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH随温度变化如图。
下列说法正确的是(　　)
A.OM段随温度升高溶液的pH减小,原因是HC的水解被抑制
B.O点溶液和P点溶液中c(OH-)相等
C.将N点溶液恢复到25 ℃,pH可能大于8.62
D.Q点、M点溶液中均有c(C)+c(HC)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
2.(2024·浙江温州质检)常温下,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,下列说法不正确的是(　　)
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10 mL时,c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20 mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20 mL,c(N)3.常温下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl和NH4Cl的混合液,下列说法不正确的是(　　)
A.当滴入NaOH溶液10 mL时,c(Na+)+c(N)B.当滴入NaOH溶液15 mL时,2c(NH3)+2c(NH3·H2O)+2c(N)=3c(Na+)
C.当滴入NaOH溶液15 mL时,c(N)>c(NH3·H2O)
D.当溶液呈中性时,NaOH溶液滴入量小于20 mL,c(Na+)+c(N)=c(Cl-)
4.(2023·江苏百校联考)室温下用0.1 mol·L-1 NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HS)+c(S)。H2SO3的电离常数分别为=1.54×10-2、=1.00×10-7。下列说法正确的是(　　)
A.NaOH溶液吸收SO2所得到的溶液中:c(S)>c(HS)>c(H2SO3)
B.NaOH完全转化为NaHSO3时,溶液中:c(H+)+c(S)=c(OH-)+c(H2SO3)
C.NaOH完全转化为Na2SO3时,溶液中:c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS)
D.NaOH溶液吸收SO2,c总=0.1 mol·L-1溶液中:c(H2SO3)>c(S)
5.(2024·河北沧州质检)室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中滴加0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液,混合溶液的温度和pOH随Ba(OH)2溶液加入体积的变化如图所示。已知pOH=-lgc(OH-),下列说法正确的是(　　)
A.若V1=10 mL,a点溶液中,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Ba2+)
B.V2时,x<7
C.c点溶液中:c(CH3COO-)>2c(Ba2+)
D.水的电离程度:a6.(2024·湖北黄冈模拟)二元弱酸是分步电离的,25 ℃时碳酸和氢硫酸的Ka如下表。
H2CO3 =4.5×10-7 H2S =1.1×10-7
=4.7×10-11 =1.3×10-13
下列叙述正确的是(　　)
A.根据以上数据可知,NaHCO3溶液中c(C)>c(H2CO3)
B.等浓度的NaHS溶液和NaHCO3溶液等体积混合后,则c(H+)-c(OH-)=c(C)+c(S2-)-c(H2S)-c(H2CO3)
C.pH相同的①Na2CO3溶液和②Na2S溶液中的c(Na+):①<②
D.过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+C===HS-+CO2
题型突破2　溶液中离子浓度大小比较
1.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。
已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,(H2S)=10-6.97,(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。
下列说法错误的是(　　)
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
答案　B
解析　Na2S溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A项正确;Na2S溶液中存在水解平衡:S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,且第一步水解程度远大于第二步水解程度,Kh(S2-)====10-1.10,又c(HS-)一定小于0.01 mol·L-1,则>>1,故c(OH-)>c(S2-),B项错误;由题给条件可知,Ksp(FeS)>Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,发生沉淀转化:Cd2+(aq)+FeS(s)CdS(s)+Fe2+(aq),该反应的平衡常数K=====108.90>105,反应能进行完全,最后所得溶液为CdS的饱和溶液,则溶液中c(Cd2+)==10-13.05 mol·L-1<10-8 mol·L-1,C项正确;向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,发生反应:Cd2++H2SCdS+2H+,该反应的平衡常数K====106.23>105,反应能进行完全,所得溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,此时溶液中H2S达到饱和,c(H2S)=0.1 mol·L-1,代入K===106.23,解得c(Cd2+)=4×10-9.23 mol·L-12.(2024·湖北卷)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,p(H2CO3)=6.4、p(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是(　　)
A.pH=6.5时,溶液中c(C)B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl)
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
答案　D
解析　由图可知,pH=6.5时δ(Pb2+)>75%,c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)>1.5×10-5 mol·L-1,此时体系中还没有PbCO3(s),则Ksp(PbCO3)≥c(Pb2+)·c(C),c(C)≤< mol·L-1=×10-7.1 mol·L-1<1.5×10-5 mol·L-1=c(Pb2+),A正确;δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,体系中还存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)=δ(PbCO3)<50%,则c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1,B正确;由物料守恒可知,n(Cl)=2n(Pb2+)+2n[Pb(OH)+]+2n(PbCO3)+2n[Pb(CO3],则n(Cl)>2n(Pb2+)+2n[Pb(OH)+]+2n[Pb(CO3],故c(Cl)>2c(Pb2+)+2c[Pb(OH)+]+2c[Pb(CO3],即2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl),C正确;pH=8时,含Pb物种主要以PbCO3(s)形式存在,溶解PbCO3有两种方式:将其转化为Pb2+或Pb(CO3,即使PbCO3Pb2++C正向移动,或使PbCO3+CPb(CO3正向移动,则需要补充C,若由HC电离提供C,同时电离出的H+会降低溶液pH,与Pb(CO3存在时需要较高的pH矛盾,故D错误。
3.(2023·湖南卷)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为 0.020 0 mol·L-1 的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η(η=)的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.点b:c(CH3COOH)D.水的电离程度:a答案　D
解析　NaOH溶液和HCl、CH3COOH混酸反应时,先与强酸反应,然后再与弱酸反应,由滴定曲线可知,a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水,CH3COOH未发生反应,溶质成分为等物质的量的NaCl和CH3COOH;b点时NaOH溶液反应掉一半的CH3COOH,溶质成分为NaCl、CH3COOH和 CH3COONa,且物质的量之比为2∶1∶1;c点时NaOH溶液与CH3COOH恰好完全反应,溶质成分为等物质的量的NaCl、CH3COONa;d点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH,据此解答。A.由分析可知,a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)=0.010 0 mol·L-1,c(H+)=10-3.38 mol·L-1,Ka(CH3COOH)=≈=10-4.76,故A正确;B.a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在物料守恒关系c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),故B正确;C.b点溶液中含有NaCl及等浓度的CH3COOH和 CH3COONa,由于pH<7,溶液显酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COOH)d,故D错误。
1.溶液中离子浓度的关系
(1)明确三个“比较”
①电离程度大于水解程度,如 CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,所以等浓度的CH3COOH与CH3COO-溶液等体积混合后溶液显酸性。
②水解程度大于电离程度,如ClO-的水解程度大于HClO的电离程度,所以等浓度的HClO与ClO-溶液等体积混合后溶液显碱性。
③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。如NaHCO3溶液中,HC的水解程度大于电离程度,故溶液显碱性。
(2)掌握三个“守恒”
①电荷守恒:电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等。如Na2CO3溶液中的电荷守恒关系式c(Na+)+c(H+)=c(HC)+c(OH-)+2c(C)。
②元素守恒(物料守恒):电解质溶液中,由于某些离子能电离或水解,离子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的。如
物料守恒关系式:c(Na+)=c(HC)+c(C)+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+)的物质的量相等。如Na2CO3溶液中按下图分析可得质子守恒关系式为c(OH-)=c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3)。
2.应用举例
(1)单一溶液
①Na2S溶液
水解方程式:S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-;
离子浓度大小关系:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+);
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-);
元素守恒:c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)];
质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)。
②NaHS溶液
水解方程式:HS-+H2OH2S+OH-;
离子浓度大小关系:c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-);
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-);
元素守恒:c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S);
质子守恒:c(OH-)+c(S2-)=c(H+)+c(H2S)。
(2)混合溶液
①等物质的量浓度、等体积的CH3COOH、CH3COONa溶液
水解方程式:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-;
离子浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-);
元素守恒:2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH);
质子守恒:c(CH3COO-)+2c(OH-)=c(CH3COOH)+2c(H+)。
②CH3COOH、CH3COONa混合溶液呈中性
离子浓度大小关系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-);
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)。
③常温下pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合的溶液
离子浓度大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)。
④等物质的量浓度、等体积的Na2CO3—NaHCO3混合溶液
电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-);
元素守恒:2c(Na+)=3[c(HC)+c(C)+c(H2CO3)];
质子守恒:2c(OH-)+c(C)=c(HC)+3c(H2CO3)+2c(H+);
离子浓度大小关系:c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(OH-)>c(H+)。
1.(2023·北京门头沟一模)实验测得0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH随温度变化如图。
下列说法正确的是(　　)
A.OM段随温度升高溶液的pH减小,原因是HC的水解被抑制
B.O点溶液和P点溶液中c(OH-)相等
C.将N点溶液恢复到25 ℃,pH可能大于8.62
D.Q点、M点溶液中均有c(C)+c(HC)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
答案　C
解析　水解吸热,升高温度,HC的水解平衡向右移动,而根据图像可知,M点之前升高温度,溶液pH减小,主要原因是升温促进了水的电离,故A错误;O点溶质只有NaHCO3,P点溶质有NaHCO3和Na2CO3,两点溶液水解程度不同,且温度不同,Kw不同,c(OH-)不相等,故B错误;温度升高后,碳酸氢钠可能部分发生分解得到碳酸钠,将N点溶液恢复到25 ℃,由于碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠,故溶液pH可能大于8.62,故C正确;Q点、M点溶液中均有电荷守恒:2c(C)+c(HC)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),故D错误。
2.(2024·浙江温州质检)常温下,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,下列说法不正确的是(　　)
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10 mL时,c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20 mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20 mL,c(N)答案　D
解析　HCl是强酸,CH3COOH是弱酸,浓度均为0.1 mol·L-1时,c(Cl-)>c(CH3COO-),A正确;滴入10 mL氨水时,NH3·H2O和CH3COOH的物质的量相等,据元素守恒可得c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B正确;滴入20 mL氨水时,恰好完全反应,所得溶液为等浓度的NH4Cl和CH3COONH4的混合溶液,据电荷守恒可知c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),据元素守恒可得c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)+c(Cl-),联立两式可得c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-),C正确;滴入20 mL氨水时,所得混合液呈酸性,若溶液呈中性,氨水滴入量要大于20 mL,结合电荷守恒关系c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),得c(N)=c(Cl-)+c(CH3COO-),则有c(N)>c(Cl-),D错误。
3.常温下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl和NH4Cl的混合液,下列说法不正确的是(　　)
A.当滴入NaOH溶液10 mL时,c(Na+)+c(N)B.当滴入NaOH溶液15 mL时,2c(NH3)+2c(NH3·H2O)+2c(N)=3c(Na+)
C.当滴入NaOH溶液15 mL时,c(N)>c(NH3·H2O)
D.当溶液呈中性时,NaOH溶液滴入量小于20 mL,c(Na+)+c(N)=c(Cl-)
答案　B
解析　当加入NaOH溶液10 mL时,n(NaOH)=n(HCl)=n(NH4Cl),NaOH与HCl恰好发生中和反应生成NaCl、H2O,n(NaCl)=n(NH4Cl),在溶液中N会部分发生水解反应生成NH3·H2O,根据元素守恒可知c(Na+)+c(N)+c(NH3·H2O)=c(Cl-),故c(Na+)+c(N)c(NH3·H2O),C正确;若NaOH溶液滴入量为20 mL,HCl、NH4Cl恰好反应生成NaCl、NH3·H2O的混合溶液,NH3·H2O电离产生OH-,使溶液显碱性,因此要使溶液显中性,NaOH溶液滴入量应小于20 mL,溶液中电荷守恒关系为c(Na+)+c(N)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),由于溶液显中性,c(H+)=c(OH-),此时c(Na+)+c(N)=c(Cl-),D正确。
4.(2023·江苏百校联考)室温下用0.1 mol·L-1 NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HS)+c(S)。H2SO3的电离常数分别为=1.54×10-2、=1.00×10-7。下列说法正确的是(　　)
A.NaOH溶液吸收SO2所得到的溶液中:c(S)>c(HS)>c(H2SO3)
B.NaOH完全转化为NaHSO3时,溶液中:c(H+)+c(S)=c(OH-)+c(H2SO3)
C.NaOH完全转化为Na2SO3时,溶液中:c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS)
D.NaOH溶液吸收SO2,c总=0.1 mol·L-1溶液中:c(H2SO3)>c(S)
答案　C
解析　由电离常数可知,亚硫酸氢根离子的水解常数Kh(HS)==<,说明亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,亚硫酸氢钠溶液呈酸性。氢氧化钠溶液吸收二氧化硫可能得到亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中c(HS)>c(S)>c(H2SO3),故A错误;亚硫酸氢钠溶液中存在质子守恒关系:c(H+)+c(H2SO3)=c(OH-)+c(S),故B错误;亚硫酸钠是强碱弱酸盐,亚硫酸根离子在溶液中分步水解,以第一步水解为主,则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS),故C正确;c总=0.1 mol·L-1的溶液为亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中c(S)>c(H2SO3),故D错误。
5.(2024·河北沧州质检)室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中滴加0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液,混合溶液的温度和pOH随Ba(OH)2溶液加入体积的变化如图所示。已知pOH=-lgc(OH-),下列说法正确的是(　　)
A.若V1=10 mL,a点溶液中,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Ba2+)
B.V2时,x<7
C.c点溶液中:c(CH3COO-)>2c(Ba2+)
D.水的电离程度:a答案　B
解析　A.若V1=10 mL,此时原醋酸溶液被中和一半,a点溶质为物质的量之比2∶1的CH3COOH和Ba(CH3COO)2,根据物料守恒可知c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=4c(Ba2+),错误;B.V2时温度最高,此时b点溶液中的溶质为Ba(CH3COO)2,溶液呈碱性,pOH=x<7,正确;C.根据电荷守恒可知2c(Ba2+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),c点溶液呈碱性,即c(OH-)>c(H+),则2c(Ba2+)>c(CH3COO-),错误;D.b点水的电离程度最大,错误。
6.(2024·湖北黄冈模拟)二元弱酸是分步电离的,25 ℃时碳酸和氢硫酸的Ka如下表。
H2CO3 =4.5×10-7 H2S =1.1×10-7
=4.7×10-11 =1.3×10-13
下列叙述正确的是(　　)
A.根据以上数据可知,NaHCO3溶液中c(C)>c(H2CO3)
B.等浓度的NaHS溶液和NaHCO3溶液等体积混合后,则c(H+)-c(OH-)=c(C)+c(S2-)-c(H2S)-c(H2CO3)
C.pH相同的①Na2CO3溶液和②Na2S溶液中的c(Na+):①<②
D.过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+C===HS-+CO2
答案　B
解析　A.NaHCO3溶液中存在电离平衡和水解平衡:HCH++C,K==4.7×10-11,HC+H2O H2CO3+OH-,K'====×10-7,由此可知,C是电离产物,H2CO3是水解产物,二者大小取决于电离和水解程度大小,即比较电离平衡常数和水解平衡常数大小,由上可知水解平衡常数大于电离平衡常数,故水解程度大,则NaHCO3溶液中c(C)②,错误;D.由电离常数可知,酸性H2CO3>H2S>HC>HS-,则过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+C===HS-,错误。(共32张PPT)
第一篇　新高考题型突破
板块Ⅴ　水溶液中的离子平衡
题型突破选择题　题型突破2　溶液中离子浓度大小比较
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1.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。
已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,(H2S)=10-6.97,(H2S)=
10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。
下列说法错误的是(　　)
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1 Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
B
2.(2024·湖北卷)CO2气氛下,Pb(ClO4)2溶液中含铅物种的分布如图。纵坐标(δ)为组分中铅占总铅的质量分数。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5 mol·L-1,p(H2CO3)=6.4、p(H2CO3)=10.3,pKsp(PbCO3)=12.1。下列说法错误的是(　　)
A.pH=6.5时,溶液中c(C)B.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)时,c(Pb2+)<1.0×10-5 mol·L-1
C.pH=7时,2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(C)+c(HC)+c(Cl)
D.pH=8时,溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3会溶解
D
3.(2023·湖南卷)常温下,用浓度为0.020 0 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定浓度均为 0.020 0 mol·L-1 的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η(η=)的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.点b:c(CH3COOH)D.水的电离程度:aD
解析　NaOH溶液和HCl、CH3COOH混酸反应时,先与强酸反应,然后再与弱酸反应,由滴定曲线可知,a点时NaOH溶液和HCl恰好完全反应生成NaCl和水,CH3COOH未发生反应,溶质成分为等物质的量的NaCl和CH3COOH;b点时NaOH溶液反应掉一半的CH3COOH,溶质成分为NaCl、CH3COOH和 CH3COONa,且物质的量之比为2∶1∶1;c点时NaOH溶液与CH3COOH恰好完全反应,溶质成分为等物质的量的NaCl、CH3COONa;d点时NaOH过量,溶质成分为NaCl、CH3COONa和NaOH,据此解答。A.由分析可知,a点时溶质成分为NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)=0.010 0 mol·L-1,c(H+)=10-3.38 mol·L-1,Ka(CH3COOH)=
≈=10-4.76,故A正确;B.a点溶液为等浓度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在物料守恒关系c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),故B正确;C.b点溶液中含有NaCl及等浓度的CH3COOH和 CH3COONa,由于pH<7,溶液显酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COOH)d,故D错误。
1.溶液中离子浓度的关系
(1)明确三个“比较”
①电离程度大于水解程度,如 CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,所以等浓度的CH3COOH与CH3COO-溶液等体积混合后溶液显____性。
②水解程度大于电离程度,如ClO-的水解程度大于HClO的电离程度,所以等浓度的HClO与ClO-溶液等体积混合后溶液显____性。
③酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。如NaHCO3溶液中,HC的水解程度大于电离程度,故溶液显____性。
酸
碱
碱
(2)掌握三个“守恒”
①电荷守恒:电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等。如Na2CO3溶液中的电荷守恒关系式_____________________________________。
②元素守恒(物料守恒):电解质溶液中,由于某些离子能电离或水解,离子种类增多,但某些关键性的原子总是守恒的。如
物料守恒关系式:_______________________________________________。
c(Na+)+c(H+)=c(HC)+c(OH-)+2c(C)
c(Na+)=c(HC)+c(C)+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+)的物质的量相等。如Na2CO3溶液中按下图分析可得质子守恒关系式为
_______________________________。
c(OH-)=c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3)
2.应用举例
(1)单一溶液
①Na2S溶液
水解方程式:____________________、________________________________;
离子浓度大小关系:_________________________________________;
电荷守恒:_________________________________;
元素守恒:____________________________;
质子守恒:_____________________________。
S2-+H2O HS-+OH-
HS-+H2O H2S+OH-
c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]
c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
②NaHS溶液
水解方程式:________________________________;
离子浓度大小关系:____________________________________;
电荷守恒:___________________________________;
元素守恒:_____________________________;
质子守恒:___________________________________。
HS-+H2O H2S+OH-
c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-)
c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)
c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
c(OH-)+c(S2-)=c(H+)+c(H2S)
(2)混合溶液
①等物质的量浓度、等体积的CH3COOH、CH3COONa溶液
水解方程式:________________________________________________;
离子浓度大小关系:______________________________________;
电荷守恒:____________________________________;
元素守恒:______________________________________;
质子守恒:_____________________________________________。
CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
c(CH3COO-)+2c(OH-)=c(CH3COOH)+2c(H+)
②CH3COOH、CH3COONa混合溶液呈中性
离子浓度大小关系:_______________________________________;
电荷守恒:_______________________________________。
③常温下pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合的溶液
离子浓度大小关系:_______________________________________;
电荷守恒:________________________________。
c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
④等物质的量浓度、等体积的Na2CO3—NaHCO3混合溶液
电荷守恒:________________________________________________;
元素守恒:_________________________________________________;
质子守恒:__________________________________________;
离子浓度大小关系:________________________________________。
c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-)
2c(Na+)=3[c(HC)+c(C)+c(H2CO3)]
2c(OH-)+c(C)=c(HC)+3c(H2CO3)+2c(H+)
c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(OH-)>c(H+)
1.(2023·北京门头沟一模)实验测得0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH随温度变化如图。
下列说法正确的是(　　)
A.OM段随温度升高溶液的pH减小,原因是
HC的水解被抑制
B.O点溶液和P点溶液中c(OH-)相等
C.将N点溶液恢复到25 ℃,pH可能大于8.62
D.Q点、M点溶液中均有c(C)+c(HC)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
C
解析　水解吸热,升高温度,HC的水解平衡向右移动,而根据图像可知,M点之前升高温度,溶液pH减小,主要原因是升温促进了水的电离,故A错误;O点溶质只有NaHCO3,P点溶质有NaHCO3和Na2CO3,两点溶液水解程度不同,且温度不同,Kw不同,c(OH-)不相等,故B错误;温度升高后,碳酸氢钠可能部分发生分解得到碳酸钠,将N点溶液恢复到25 ℃,由于碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠,故溶液pH可能大于8.62,故C正确;Q点、M点溶液中均有电荷守恒:2c(C)+c(HC)+c(OH-)= c(Na+)+c(H+),故D错误。
2.(2024·浙江温州质检)常温下,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,下列说法不正确的是(　　)
A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)
B.当滴入氨水10 mL时,c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.当滴入氨水20 mL时,c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)
D.当溶液呈中性时,氨水滴入量大于20 mL,c(N)D
解析　HCl是强酸,CH3COOH是弱酸,浓度均为0.1 mol·L-1时,c(Cl-)>c(CH3COO-),A正确;滴入10 mL氨水时,NH3·H2O和CH3COOH的物质的量相等,据元素守恒可得c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B正确;滴入20 mL氨水时,恰好完全反应,所得溶液为等浓度的NH4Cl和CH3COONH4的混合溶液,据电荷守恒可知c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),据元素守恒可得c(N)+c(NH3·H2O)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)+c(Cl-),联立两式可得c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-),C正确;滴入20 mL氨水时,所得混合液呈酸性,若溶液呈中性,氨水滴入量要大于20 mL,结合电荷守恒关系c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),得c(N)=c(Cl-)+c(CH3COO-),则有c(N)>c(Cl-),D错误。
3.常温下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液滴定10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HCl和NH4Cl的混合液,下列说法不正确的是(　　)
A.当滴入NaOH溶液10 mL时,c(Na+)+c(N)B.当滴入NaOH溶液15 mL时,2c(NH3)+2c(NH3·H2O)+2c(N)=3c(Na+)
C.当滴入NaOH溶液15 mL时,c(N)>c(NH3·H2O)
D.当溶液呈中性时,NaOH溶液滴入量小于20 mL,c(Na+)+c(N)=c(Cl-)
B
解析　当加入NaOH溶液10 mL时,n(NaOH)=n(HCl)=n(NH4Cl),NaOH与HCl恰好发生中和反应生成NaCl、H2O,n(NaCl)=n(NH4Cl),在溶液中N会部分发生水解反应生成NH3·H2O,根据元素守恒可知c(Na+)+c(N)+c(NH3·H2O)=c(Cl-),故c(Na+)+c(N)时,HCl完全与NaOH溶液反应消耗10 mL,剩余5 mL NaOH溶液与NH4Cl反应,只有一半NH4Cl反应,得到的溶液中NH4Cl、NH3·H2O的浓度相等,由于NH3·H2O的电离程度大于N的水解程度,所以微粒浓度:c(N)>c(NH3·H2O),C正确;若NaOH溶液滴入量为20 mL,HCl、NH4Cl恰好反应生成NaCl、NH3·H2O的混合溶液,NH3·H2O电离产生OH-,使溶液显碱性,因此要使溶液显中性,NaOH溶液滴入量应小于20 mL,溶液中电荷守恒关系为c(Na+)+c(N)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),由于溶液显中性,c(H+)=c(OH-),此时c(Na+)+c(N)=c(Cl-),D正确。
4.(2023·江苏百校联考)室温下用0.1 mol·L-1 NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HS)+c(S)。H2SO3的电离常数分别为=1.54×10-2、=1.00×10-7。下列说法正确的是(　　)
A.NaOH溶液吸收SO2所得到的溶液中:c(S)>c(HS)>c(H2SO3)
B.NaOH完全转化为NaHSO3时,溶液中:c(H+)+c(S)=c(OH-)+c(H2SO3)
C.NaOH完全转化为Na2SO3时,溶液中:c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS)
D.NaOH溶液吸收SO2,c总=0.1 mol·L-1溶液中:c(H2SO3)>c(S)
C
解析　由电离常数可知,亚硫酸氢根离子的水解常数Kh(HS)==<,说明亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,亚硫酸氢钠溶液呈酸性。氢氧化钠溶液吸收二氧化硫可能得到亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中c(HS)>c(S)>c(H2SO3),故A错误;亚硫酸氢钠溶液中存在质子守恒关系:c(H+)+c(H2SO3)=c(OH-)+c(S),故B错误;亚硫酸钠是强碱弱酸盐,亚硫酸根离子在溶液中分步水解,以第一步水解为主,则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(S)>c(OH-)>c(HS),故C正确;c总=0.1 mol·L-1的溶液为亚硫酸氢钠溶液,由分析可知,亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于其水解程度,溶液中c(S)>c(H2SO3),故D错误。
5.(2024·河北沧州质检)室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1醋酸溶液中滴加0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液,混合溶液的温度和pOH随Ba(OH)2溶液加入体积的变化如图所示。已知pOH=-lgc(OH-),下列说法正确的是(　　)
A.若V1=10 mL,a点溶液中,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=
2c(Ba2+)
B.V2时,x<7
C.c点溶液中:c(CH3COO-)>2c(Ba2+)
D.水的电离程度:aB
解析　A.若V1=10 mL,此时原醋酸溶液被中和一半,a点溶质为物质的量之比2∶1的CH3COOH和Ba(CH3COO)2,根据物料守恒可知c(CH3COOH)+c(CH3COO-) =4c(Ba2+),错误;B.V2时温度最高,此时b点溶液中的溶质为Ba(CH3COO)2,溶液呈碱性,pOH=x<7,正确;C.根据电荷守恒可知2c(Ba2+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),c点溶液呈碱性,即c(OH-)>c(H+),则2c(Ba2+)>c(CH3COO-),错误;D.b点水的电离程度最大,错误。
6.(2024·湖北黄冈模拟)二元弱酸是分步电离的,25 ℃时碳酸和氢硫酸的Ka如下表。
下列叙述正确的是(　　)
A.根据以上数据可知,NaHCO3溶液中c(C)>c(H2CO3)
B.等浓度的NaHS溶液和NaHCO3溶液等体积混合后,则c(H+)-c(OH-)= c(C)+c(S2-)-c(H2S)-c(H2CO3)
C.pH相同的①Na2CO3溶液和②Na2S溶液中的c(Na+):①<②
D.过量H2S通入Na2CO3溶液中反应的离子方程式为H2S+C===HS-+CO2
B
H2CO3 =4.5×10-7 H2S =1.1×10-7
=4.7×10-11 =1.3×10-13

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