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第三章　水溶液中的离子反应与平衡
第三节　盐类的水解
第3课时　水溶液中粒子浓度的关系
目
录
知识点二　溶液中粒子浓度大小比较
课时作业
知识点一　溶液中的守恒关系
即时演练
1.宏观辨识与微观探析:能根据电解质的电离、离子水解的特点判断溶液中粒子种类并比较粒子浓度大小。2.证据推理与模型认知:能分析不同类型的混合溶液中粒子浓度的关系,培养证据推理和模型认知的化学核心素养。
核心素养发展目标
一
知识点一　溶液中的守恒关系
1.电荷守恒
(1)含义: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。
(2)分析方法:先分析溶液中所有的阴、阳离子,然后用阴、阳离子浓度乘以自身所带的电荷数建立等式。
(3)实例:Na2CO3溶液中,存在的离子有Na+、H+、C、OH-。电荷守恒表达式为1×c(Na+)+1×c(H+)= 2×c(C) +1× c(HC) +1×c(OH-)。化简得c(Na+)+c(H+)=_____________________________。
2c(C)+c(HC)+c(OH-)
2.元素守恒
(1)含义: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。
(2)应用:如Na2CO3溶液中
①在Na2CO3固体中,Na2CO3溶于水后,电离出的C、H2CO3,共三种含碳元素的存在形式。
②c(Na+)=_________________________________。
2[c(C)+c(HC)+c(H2CO3)]
3.质子守恒
(1)含义:质子守恒是依据水的电离平衡:H2O H++OH-,水电离产生的H+和OH-的物质的量总是相等的,不论溶液中由水电离出的H+和OH-以什么形式存在。
(2)应用:如Na2CO3溶液中
得质子(H+)　　　　 　失去质子(H+)
即c(OH-)=______________________________。质子守恒也可以由电荷守恒与元素守恒推导得到,将电荷守恒和元素守恒中的Na+消去得c(OH-) =_______________________________。
2c(H2CO3)+c(HC)+c(H+)
c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3)
1.NH4Cl溶液中:
(1)电荷守恒:______________________________;
(2)元素守恒:__________________________________;
(3)质子守恒:__________________________________。
2.NaHSO3溶液中:
(1)电荷守恒:____________________________________________;
(2)元素守恒:___________________________________;
(3)质子守恒:______________________________________。
c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)
c(Cl-)=c(N)+c(NH3·H2O)
c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(HS)+c(OH-)
c(Na+)=c(HS)+c(S)+c(H2SO3)
c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)-c(S)
3.0.1 mol·L-1 CH3COONa和0.1 mol·L-1 CH3COOH混合溶液中:
(1)电荷守恒:______________________________________;
(2)元素守恒:_________________________________________;
(3)质子守恒:______________________________________________。
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
2c(Na+)=c(CH3COOH)+ c(CH3COO-)
2c(H+)=2c(OH-)-c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
(1)分析电解质的电离和水解情况,找全溶液中的离子和分子。
(2)分清题目考查的是哪种守恒关系,可以是单一守恒关系式,也可以是它们的变形关系式,还可以是两种守恒关系式推导出的新的守恒式。
(3)注意选择题常涉及的易错点
①守恒关系式中多写或漏写离子或分子;
②守恒关系式浓度前的化学计量数设错;
③在混合后忽视溶液体积变化上设错。
方法规律
二
知识点二　溶液中粒子浓度大小比较
1.理解两大平衡,树立微弱意识
(1)电离平衡
弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。
例如:HClO溶液中存在的电离平衡:HClO H++ClO-、H2O H++ OH-,溶液中粒子浓度由大到小的顺序(H2O除外)是________________________________。
c(HClO)>c(H+)>c(ClO-)>c(OH-)
(2)水解平衡
弱酸根阴离子或弱碱阳离子的水解是微弱的,但水的电离程度远远小于盐的水解程度。
例如:NH4Cl溶液中存在两个平衡:N+H2O NH3·H2O+H+、H2O
H++OH-,溶液中微观粒子浓度的大小关系是c(Cl-)>c(N) >c(H+)>
c(NH3·H2O)>c(OH-)。
2.单一溶液中粒子浓度的大小比较
(1)多元弱酸溶液
根据多步电离分析知:一级电离>二级电离>三级电离。
例如,0.1 mol·L-1 H3PO4溶液中离子浓度大小关系为c(H+)>c(H2P)>
c(HP)>c(P)>c(OH-)。
(2)多元弱酸的正盐溶液
根据弱酸根离子分步水解分析知:一级水解>二级水解。
例如,0.1 mol·L-1 Na2S溶液中:
一级水解:S2-+H2O HS-+OH-(主要)
二级水解:HS-+H2O H2S+OH-(次要)
故离子浓度大小关系为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)。
(3)多元弱酸的酸式盐溶液
①若离子的水解程度大于电离程度,溶液显碱性(如NaHCO3溶液)。
0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中存在:
水解:HC+H2O H2CO3+OH-(主要)
电离:HC(次要)
水的电离:H2O H++OH-(极微弱)
因水解程度>电离程度,故溶液呈碱性;溶液中粒子浓度大小关系为c(Na+)>c(HC)>c(OH-)>c(H2CO3)>c(H+)>c(C)。
②若离子的水解程度小于电离程度,溶液呈酸性(如NaHSO3溶液)。
0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中存在:
电离:HS(主要)
水解:HS+H2O H2SO3+OH-(次要)
水的电离:H2O H++OH-(极微弱)
因电离程度>水解程度,故溶液呈酸性,溶液中粒子浓度大小关系为c(Na+)>c(HS)>c(H+)>c(S)>c(OH-)>c(H2SO3)。
3.混合溶液中粒子浓度大小比较
(1)若溶液混合不能发生反应,根据电离常数(Ka、Kb)、水解常数(Kh)的相对大小综合分析
①分子的电离程度大于相应离子的水解程度。
例如,等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液中存在:NH3·H2O的电离程度大于N的水解程度,故混合溶液呈碱性。故混合溶液中粒子浓度大小关系为c(N)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。
②分子的电离程度小于相应离子的水解程度。
例如,等物质的量浓度的NaCN和HCN的混合溶液中存在:HCN的电离程度小于CN-的水解程度,故混合溶液呈碱性。溶液中各离子浓度的大小顺序为____________________________,且c(HCN)>c(Na+)。
(2)若溶液混合能发生反应
经过反应后粒子浓度大小的比较,主要根据反应物的物质的量以及化学反应原理确定反应后溶液中的溶质成分,再考虑溶质的电离和水解情况,从而确定粒子浓度的大小。
c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)
4.不同溶液中同一离子浓度大小比较
既要考虑被比较离子的来源,又要考虑溶液中其他离子对该离子的影响,如相同浓度的下列溶液中:①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,
④(NH4)2SO4,⑤(NH4)2CO3,⑥NH3·H2O,c(N)由大到小的顺序: ______________________。
④>⑤>③>①>②>⑥
1.鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。下列说法正确的是(　 　)
A.GHCl对水的电离起抑制作用
B.GHCl的电离方程式为GHCl G+HCl
C.GHCl水溶液中,存在:c(Cl-)>c(GH+)>c(H+)>c(OH-)
D.GHCl水溶液中,存在:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
C
解析:GHCl是强酸弱碱盐,其水溶液中GH+会水解生成H+,促进水的电离,A错误。GHCl作为盐,电离时应直接解离为GH+和Cl-,而非生成弱碱G和强酸HCl,B错误。GHCl完全解离为H+和Cl-(浓度相等),但GH+部分水解生成H+,导致c(Cl-)>c(GH+);同时溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-);由于水解程度较小,c(GH+)仍高于c(H+),故溶液中离子浓度大小关系为c(Cl-) >c(GH+)>c(H+)>c(OH-),C正确。根据电荷守恒可得,c(GH+) +c(H+) =c(Cl-)+c(OH-),D错误。
2.运动员在剧烈运动后产生的乳酸会使肌肉麻痹疼痛,常用液氮降温减少炎症和乳酸。已知乳酸(表示为HL,L-为乳酸根离子)是一元弱酸。25 ℃时,下列有关叙述错误的是(　 　)
A.在HL和NaL组成的混合溶液中:2c(Na+)=c(HL)+c(L-)
B.0.1 mol·L-1 HL溶液的pH>1
C.0.1 mol·L-1 HL溶液加水稀释时,溶液中水电离出的c(H+)增大
D.0.1 mol·L-1 NaL溶液中:c(Na+)>c(L-)>c(OH-)>c(H+)
A
解析:HL与NaL的物质的量不一定相等,故题述关系式不一定成立,A错误;HL是一元弱酸,部分电离,则0.1 mol·L-1 HL溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,溶液的pH>1,B正确;HL是一元弱酸,加水稀释,HL的浓度减小,对水的电离抑制程度减弱,则水电离出的c(H+)增大,C正确;NaL溶液中L-存在水解平衡L-+H2O HL+OH-,溶液呈碱性,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(L-) >c(OH-)>c(H+),D正确。
3.25 ℃时,在20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1醋酸,曲线如图所示,下列有关粒子浓度关系的比较中,错误的是 (　 　)
A.在a点:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点:c(OH-)=c(H+),c(Na+)=c(CH3COO-)
C.在c点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
D.在a、b、c点:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)
C
解析:a点为20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入10 mL 0.2 mol·L-1
醋酸,恰好反应生成CH3COONa,CH3COONa溶液呈碱性,c(Na+) >
c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),A正确;b点溶液呈中性,c(OH-) =c(H+),根据电荷守恒,c(Na+)=c(CH3COO-),B正确;c点为20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入20 mL 0.2 mol·L-1醋酸,溶质为等浓度的CH3COONa和CH3COOH,根据元素守恒,c(CH3COO-)+c(CH3COOH) =2c(Na+),C错误;根据电荷守恒,在a、b、c点一定存在c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+
c(CH3COO-),D正确。
溶液中粒子浓度大小比较
思维建模
三
即时演练
B
1.强酸HA的溶液和等物质的量浓度的弱碱MOH的溶液等体积混合后,下列关于溶液中有关离子浓度的大小关系可能是 (　 　)
A.c(A-)>c(M+)>c(OH-)>c(H+)
B.c(A-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
C.c(M+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
D.c(M+)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)
解析:强酸HA与弱碱MOH等物质的量混合后,完全反应生成强酸弱碱盐MA,MA中M+(弱碱阳离子)水解使溶液显酸性,故c(H+)>c(OH-),再结合电荷守恒:c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故有c(A-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)。
B
2.下列溶液中各粒子的浓度关系中不正确的是 (　 　)
A.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:c(Cl-)>3c(Fe3+)
B.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)
C.0.1 mol·L-1 K2SO4溶液中:c(H+)=c(OH-)
D.常温下,pH=7的(NH4)2SO4与NH3、H2O混合溶液中:2c(S) =
c(N)
解析:Fe3+水解导致其浓度小于0.1 mol·L-1,Cl-的浓度为初始浓度的3倍
(0.3 mol·L-1),故Cl-浓度大于3倍Fe3+的实际浓度,A正确;CH3COONa溶液
中CH3COO-水解使其浓度降低,而Na+未水解,浓度为0.1 mol·L-1,因此c(CH3COO-)c(OH-),C正确;由电荷守恒得,c(N)+c(H+)= 2c(S)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),代入得c(N)= 2c(S), D正确。
A
3.已知某一温度下,0.1 mol·L-1的NaHA强电解质溶液中,c(H+)A.c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)
B.c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 mol·L-1
C.将上述溶液稀释至0.01 mol·L-1,c(H+)·c(OH-)不变
D.c(A2-)+c(OH-)=c(H+)+c(H2A)
解析:溶液呈电中性,由电荷守恒可知c(H+)+c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-) +c(OH-),故A错误;存在A的粒子有H2A、HA-、A2-,由元素守恒可知c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 mol·L-1,故B正确;Kw=c(H+)·c(OH-),Kw只与温度有关,则将题述溶液稀释至0.01 mol·L-1,温度不变,Kw=c(H+)·c(OH-)不变,故C正确;由电荷守恒知c(H+)+c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),由元素守恒知c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=c(Na+),所以c(A2-)+c(OH-) = c(H+)+c(H2A),故D正确。
A
4.下列大小关系正确的是 (　 　)
A.相同c(H+)且相同体积的①盐酸、②硫酸、③醋酸中,分别加入足量锌,相同状况下产生的V(H2):③>①=②
B.相同浓度的①氨水、②NaOH溶液、③Ba(OH)2溶液中,c(H+):②>①>③
C.相同浓度的①(NH4)2S溶液、②Na2S溶液、③NaHS溶液中,c(S2-):①>②>③
D.相同pH的①NaClO溶液、②NaHCO3溶液、③CH3COONa溶液中,c(Na+):①>②>③
解析:相同c(H+)且体积相同的盐酸、硫酸、醋酸中,CH3COOH为弱酸,其初始浓度远高于盐酸和硫酸,反应时CH3COOH持续电离补充H+,最终可提供的H+总量最大,而盐酸和硫酸的H+总量相等,故产生H2的体积为③>①=②,A正确;相同浓度下,NH3·H2O为弱碱,电离度最低,c(OH-)最小,NaOH为强碱,完全电离,Ba(OH)2为二元强碱,电离出的c(OH-)最大,根据Kw可得,c(H+)大小关系应为①>②>③,B错误;(NH4)2S溶液中N水解产生H+,促进S2-水解,导致S2-浓度降低,Na2S溶液中S2-仅自身水解,NaHS溶液中HS-电离产生S2-的能力更弱,因此c(S2-)大小关系为②>①>③,C错误;相同pH时,水解能力越强的盐所需浓度越低,对应酸的酸性强弱为CH3COOH>H2CO3>HClO,故水解程度:ClO->HC>CH3COO-,所需盐浓度大小关系为③>②>①,对应c(Na+)大小关系为③>②>①,D错误。
5.盐类水解在实验室、生产和生活中有广泛的应用。
(1)AgNO3的水溶液呈__(填“酸”“中”或“碱”)性,原因是_____________________(用离子方程式表示);实验室在配制AgNO3的溶液时,常将AgNO3固体先溶于较浓的硝酸中,然后用蒸馏水稀释到所需浓度,目的是____________。
酸
Ag++H2O AgOH+H+
抑制Ag+水解
(2)已知草酸是二元弱酸,常温下测得0.1 mol·L-1的KHC2O4的pH为4.8,则KHC2O4溶液中:
①电荷守恒关系式:___________________________________________。
②元素守恒关系式:______________________________________。
解析:KHC2O4溶液中存在的粒子有K+、H+、C2、OH-、H2C2O4,电荷守恒的关系式为c(K+)+c(H+)=2c(C2)+ c(HC2) +
c(OH-),元素守恒的关系式为c(K+)=c(C2)+c(HC2)+ c(H2C2O4)。
c(K+)+c(H+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-)
c(K+)=c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)
五
课时作业21
D
1.(3分)对于0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,下列说法正确的是(　 　)
A.升高温度,溶液的pH减小
B.c(Na+)=2c(C)+c(HC)+c(H2CO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(C)+2c(HC)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(C)与c(Na+)均增大(溶液体积变化忽略不计)
解析:升高温度促进C的水解,溶液碱性增强,pH增大,A错误;根据元素守恒:c(Na+)=2c(C)+2c(HC)+2c(H2CO3),B错误;根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),C错误;加入少量NaOH固体,对溶液体积引起的变化忽略不计,但溶液碱性增强,c(OH-)增大,抑制了C的水解,使得溶液中c(C)增大,同时引入Na+,使得c(Na+)增大,D正确。
2.(3分)25 ℃时,浓度均为0.1 mol·L-1的几种溶液的pH如下。
下列说法不正确的是 (　 　)
A.①中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
B.由①②可知,CH3COO-的水解程度大于HC的水解程度
C.③中,c(CH3COO-)=c(N)<0.1 mol·L-1
D.推测25 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH<8.33
溶液 ①CH3COONa 溶液 ②NaHCO3 溶液 ③CH3COONH4
溶液
pH 8.88 8.33 7.00
B
解析:根据元素守恒,CH3COONa溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-) +c(CH3COOH),A正确;由于酸性:CH3COOH>H2CO3,因此HC的水解程度大于CH3COO-,题表中CH3COONa溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH,是由于HC既能水解又能电离,无法通过盐溶液碱性比较CH3COO-和HC的水解程度大小,B错误;CH3COONH4溶液pH=7,说明CH3COO-和N水解程度相当,浓度相等且均小于0.1 mol·L-1,C正确;N水解显酸性,导致25 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH小于0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH(8.33),D正确。
3.(3分)常温下,下列有关电解质溶液的说法正确的是(　 　)
A.相同浓度溶液:①H2SO4,②NaHCO3,③NH4Cl,④NaOH,
⑤(NH4)2SO4。pH由大到小:④>②>③>⑤>①
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COOH)>c(Na+)>c(CH3COO-)
C.分别中和pH相等、体积相等的两种酸溶液,所需NaOH的物质的量一定相同
D.常温下,c(N)相同的四种溶液:①NH3·H2O;②NH4HSO4;
③(NH4)2CO3;④NH4Cl,溶液的浓度由大到小的顺序是①>③>②>④
A
解析:等浓度时,H2SO4为强酸,pH最小;NaOH为强碱,pH最大;NaHCO3水解呈弱碱性,pH介于NaOH和中性之间;NH4Cl水解呈酸性,pH<7;(NH4)2SO4因含更多N,水解程度更大,pH比NH4Cl更小,故pH由大到小为④>②>③>⑤>①,A正确。等浓度的CH3COOH与CH3COONa两溶液混合后pH≈4.7,显酸性,说明该混合溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,故c(CH3COO-)>c(Na+) > c(CH3COOH),B错误。pH相同的两种酸,根据酸性的不同其溶液浓度不同,弱酸浓度更高,二者等体积时,中和所需NaOH更多,C错误。①NH3·H2O因电离产生少量N,N浓度最低,②NH4HSO4电离完全且H+
抑制N水解,③1个(NH4)2CO3中含有2个N,C相互促进水解,④NH4Cl是强酸弱碱盐,N能水解但较弱;当它们物质的量浓度相同时,c(N)大小关系为①<④<②<③,为达到相同c(N),溶液的浓度由大到小的顺序是①>④>②>③,D错误。
C
4.(3分)25 ℃时,下列有关溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是(　 　)
A.0.1 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液中:c(S)>c(Fe2+)>c(N)>c(H+)
B.pH=11的氨水和pH=3的盐酸等体积混合,所得溶液中c(Cl-) >c(N)>c(OH-)>c(H+)
C.0.01 mol·L-1的NH4Cl溶液与0.05 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合显碱性:c(Na+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(N)>c(H+)
D.20 mL CH3COONa溶液与等浓度盐酸10 mL混合后溶液显酸性:c(Cl-) >c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
解析:(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,S的浓度为0.2 mol·L-1,Fe2+初始浓度为0.1 mol·L-1,N初始浓度为0.2 mol·L-1,虽然Fe2+和N均水解,但N的初始浓度更高,水解后仍大于Fe2+浓度,则c(S)>c(N) >c(Fe2+) > c(H+),故A错误;pH=11的氨水浓度远大于pH=3的盐酸,等体积混合后氨水过量,溶液呈碱性,由电荷守恒可得c(N)>c(Cl-),故B错误;等体积混合后所得的溶液组成为NaCl、NH3·H2O以及剩余的NaOH的混合溶液,且前两者的浓度相等,NaOH浓度是它们的4倍,所得的碱性溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(N)>c(H+),故C正确;20 mL CH3COONa溶液与等浓度盐酸10 mL混合后,溶质为等浓度的CH3COONa、CH3COOH、NaCl,溶液显酸性,说明CH3COOH的电离大于CH3COONa的水解,所以c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH),故D错误。
5.(3分)常温下,下列溶液的离子浓度关系式及说法正确的是(　 　)
A.常温下,pH=7的NH3·H2O和NH4Cl的混合液中:c(Cl-)>c(N)
B.已知酸性:CH3COOH>HClO,则同浓度、同体积的NaClO溶液和CH3COONa溶液,酸根离子总数前者小于后者
C.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+ c(C)
D.常温下0.1 mol·L-1的下列溶液:①NH4Al(SO4)2、②NH4Cl、
③NH3·H2O、④CH3COONH4中,c(N)由大到小的顺序是②>①>④>③
B
解析:NH3·H2O和NH4Cl的混合液中,电荷守恒为c(N)+c(H+)=c(Cl-) +c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),故c(N)=c(Cl-),A错误。由于酸性:CH3COOH>HClO,说明ClO-水解程度大于CH3COO-,同浓度、同体积的NaClO溶液和CH3COONa溶液中,ClO-的浓度小于CH3COO-,酸根离子总数前者小于后者,B正确。0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+2c(C),C错误。①中Al3+水解抑制N水解,N浓度接近0.1 mol·L-1;②中N部分水解,浓度略低;④中CH3COO-和N发生相互促进的水解反应,N浓度更低;③中NH3·H2O电离度小,N浓度最低,c(N)由大到小的顺序为①>②>④>③,D错误。
B
6.(3分)25 ℃,反应HC+H2O H2CO3+OH-的K=10-8,将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,溶液混合引起的体积变化可忽略。下列指定溶液中粒子物质的量浓度关系正确的是(　 　)
A.0.2 mol·L-1氨水:c(NH3·H2O)>c(N)>c(OH-)>c(H+)
B.0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液(pH>7):c(N)>c(HC) >c(H2CO3) >c(NH3·H2O)
C.0.2 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(N)+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)
D.0.6 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3·H2O)+
c(C)+c(OH-)=0.3 mol·L-1+2c(H2CO3)+c(H+)
解析:氨水中NH3·H2O部分电离,NH3·H2O、水均能电离出OH-,所以c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(N)>c(H+),故A错误;NH4HCO3溶液pH>7,说明HC,故c(N)>c(HC),HC水解生成H2CO3,N水解生成NH3·H2O,所以c(H2CO3)>c(NH3·H2O),故B正确;0.2 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合,N与C的物质的量之比为2︰1,元素守恒应为c(N)+c(NH3·H2O)= 2[c(H2CO3)+ c(HC)+c(C)],故C错误;混合后总N为0.4 mol·L-1,C为0.1 mol·L-1,由元素守恒:c(N)+c(NH3·H2O)=4[c(HC)+c(C)+c(H2CO3)]①,c(HC)+c(C)+c(H2CO3)=0.1②,根据电荷守恒:c(N) +c(H+)=c(OH-)+c(HC)+2c(C)③,结合①③消去c(N),得
c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HC)+2c(C)④,将④等式两边各加一个c(C),则有c(NH3·H2O)+c(OH-)+c(C)=c(H+) +c(H2CO3)+3c(H2CO3)+3c(HC)+3c(C)⑤,将②代入⑤中,可得c(NH3·H2O)+c(C)+c(OH-)=0.3 mol·L-1+c(H2CO3)+c(H+),故D错误。
7.(3分)已知H3PO4为三元酸,室温时,Ka1=10-2.2、Ka2=10-7.2、Ka3=10-12.7。室温下,向0.1 mol·L-1 H3PO4溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液至过量。下列叙述正确的是(　 　)
A.该溶液中:c(H3PO4)+c(H2P)+c(HP)+c(P)=0.1 mol·L-1
B.当所得溶液中溶质只有Na2HPO4时,c(H2P)+2c(H3PO4)+ c(H+)=c(P)+c(OH-)
C.当所得溶液中溶质只有NaH2PO4时,溶液显碱性
D.当所得溶液中溶质只有Na3PO4时,反应P+OH-的平衡常数为1×10-11.8
B
解析:加入NaOH溶液后,溶液总体积发生变化,含磷元素的粒子浓度总和不等于0.1 mol·L-1,A错误;当所得溶液中溶质只有Na2HPO4时,根据质子守恒c(H2P)+2c(H3PO4)+c(H+)=c(P)+c(OH-),B正确;Kh3==10-11.8=10-1.3,D错误。
B
8.(3分)25 ℃时,在10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和CH3COONa混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,所得滴定曲线如图所示。下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是(　 　)
A.a点溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.b点溶液中:c(H+)=c(OH-)-
c(CH3COOH)
C.c点溶液中:c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
D.d点溶液中:c(Na+)=c(H+)>c(CH3COO-)>c(Cl-)
解析:由题图可知,a点溶液为等体积、等物质的量浓度的NaOH和CH3COONa混合溶液,溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),水和NaOH都电离出OH-,CH3COO-水解,所以溶液中c(OH-)>c(CH3COO-),A错误;b点处,NaOH溶液和盐酸恰好完全反应生成NaCl,b点溶液中的溶质为等物质的量的CH3COONa和NaCl,根据元素守恒可得c(Na+)=2c(Cl-)=c(Cl-) +c(CH3COOH)+c(CH3COO-),根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(Cl-) +c(OH-)+c(CH3COO-),联立两式得c(H+)=c(OH-)-c(CH3COOH),B正确;c点溶液中根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) +c(CH3COO-),因为此时pH=7,所以有c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(Cl-)
+c(CH3COO-),而c(Cl-)>c(CH3COOH),故c(Na+)>c(CH3COOH) +c(CH3COO-),C错误;d点溶液中的溶质为NaCl和CH3COOH,且两者的物质的量之比为2︰1,根据元素守恒有c(Na+)=c(Cl-)= 2[c(CH3COOH)+c(CH3COO-)],且存在水的电离,故有c(Na+)=c(Cl-)> c(H+)>c(CH3COO-),D错误。
9.(10分)某二元酸(化学式为H2B)在水中的电离方程式为H2B H++
HB-、 HB- H++B2-,请据此回答下列问题。
(1)Na2B溶液显____(填“酸性”“中性”或“碱性”)。理由是________________________(用离子方程式表示)。
解析:B2-发生水解:B2-+H2O HB-+OH-,故Na2B溶液显碱性。
碱性
B2-+H2O HB-+OH-
(2)在0.1 mol·L-1的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是____(填字母)。
A.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol·L-1
B.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HB-)+2c(B2-)
D.c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)
解析:根据元素守恒,c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)=0.2 mol·L-1,故c(B2-)+ c(HB-)=0.1 mol·L-1,A错误,D正确;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=2c(B2-) +c(HB-)+c(OH-),B错误,C正确。
CD
(3)常温下,0.1 mol·L-1 NaHB溶液的pH__(填“<”“>”或“=”)7,溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是________________________________。
解析:溶液中没有H2B分子,HB-只电离,不水解,故NaHB溶液的pH<7,溶液中存在NaHB Na++HB-、HB- H++B2-、H2O H++OH-,故溶液中c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)。
<
c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)
10.(16分)常温下,CH3COOH的Ka=1.7×10-5;HClO的Ka=3.0×10-8;H2CO3的Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11。回答下列问题。
(1)常温下,取1 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液,加水稀释为100 mL,稀释过程中离子浓度逐渐增大的是____(填离子符号),然后逐滴加入0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,则CH3COOH的电离平衡将____(填“正向”“逆向”或“不”)移动,当溶液pH=7时停止滴加,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是________________________________,此时c(CH3COO-)︰c(CH3COOH)=____________。
OH-
逆向
c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)
1.7×102
解析:取1 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液,加水稀释为100 mL,CH3COOH的电离平衡正向移动,但c(H+)不断减小,Kw=c(H+)·c(OH-),则c(OH-)增大;然后逐滴加入0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,c(CH3COO-)增大,则CH3COOH的电离平衡将逆向移动;当溶液pH=7时停止滴加,因c(H+)=
c(OH-),根据电荷守恒有c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),故c(Na+)=c(CH3COO-),此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)=
c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)。
(2)分别取10 mL 0.1 mol·L-1的NaClO和Na2CO3溶液,用pH计测量它们的pH,其中pH较大的是________(填化学式)溶液,两溶液中c(HClO)+c(ClO-)__(填“>”“<”或“=”)c(H2CO3)+c(HC)+c(C)。
解析:HClO的Ka=3.0×10-8,H2CO3的Ka2=4.7×10-11,酸性越弱,对应的盐水解程度越大,碱性越强,故pH较大的是Na2CO3溶液;根据元素守恒有c(Na+)=c(HClO)+c(ClO-)=0.1 mol·L-1,c(H2CO3)+c(HC)+c(C)=0.1
mol·L-1,故两溶液中c(HClO)+c(ClO-)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)。
Na2CO3
=
(3)常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中逐滴加入10 mL 0.1 mol·L-1的盐酸,反应后混合溶液pH__(填“>”“<”或“=”,下同)7,溶液中c(Na+)+c(H+)__c(OH-)+c(HC)+2c(C)。
解析:常温下,等体积、等浓度的Na2CO3与盐酸反应生成物质的量之比为1︰1的NaCl和NaHCO3,因NaHCO3水解使溶液呈碱性,故混合溶液pH>7,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+2c(C) +c(Cl-),故c(Na+)+c(H+)>c(OH-)+c(HC)+2c(C)。
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本课结束第3课时　水溶液中粒子浓度的关系
1.宏观辨识与微观探析:能根据电解质的电离、离子水解的特点判断溶液中粒子种类并比较粒子浓度大小。2.证据推理与模型认知:能分析不同类型的混合溶液中粒子浓度的关系,培养证据推理和模型认知的化学核心素养。
知识点一　溶液中的守恒关系
1.电荷守恒
(1)含义: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。
(2)分析方法:先分析溶液中所有的阴、阳离子,然后用阴、阳离子浓度乘以自身所带的电荷数建立等式。
(3)实例:Na2CO3溶液中,存在的离子有Na+、H+、C、OH-。电荷守恒表达式为1×c(Na+)+1×c(H+)
=2×c(C)+1×c(HC)+1×c(OH-)。化简得c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-)。
2.元素守恒
(1)含义: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。
(2)应用:如Na2CO3溶液中
①在Na2CO3固体中,Na2CO3溶于水后,电离出的C、H2CO3,共三种含碳元素的存在形式。
②c(Na+)=2[c(C)+c(HC)+c(H2CO3)]。
3.质子守恒
(1)含义:质子守恒是依据水的电离平衡:H2OH++OH-,水电离产生的H+和OH-的物质的量总是相等的,不论溶液中由水电离出的H+和OH-以什么形式存在。
(2)应用:如Na2CO3溶液中
得质子(H+)　　　　 　失去质子(H+)
即c(OH-)=2c(H2CO3)+c(HC)+c(H+)。质子守恒也可以由电荷守恒与元素守恒推导得到,将电荷守恒和元素守恒中的Na+消去得c(OH-)=c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3)。
1.NH4Cl溶液中:
(1)电荷守恒:c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-);
(2)元素守恒:c(Cl-)=c(N)+c(NH3·H2O);
(3)质子守恒:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)。
2.NaHSO3溶液中:
(1)电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(HS)+c(OH-);
(2)元素守恒:c(Na+)=c(HS)+c(S)+c(H2SO3);
(3)质子守恒:c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)-c(S)。
3.0.1 mol·L-1 CH3COONa和0.1 mol·L-1 CH3COOH混合溶液中:
(1)电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-);
(2)元素守恒:2c(Na+)=c(CH3COOH)+ c(CH3COO-);
(3)质子守恒:2c(H+)=2c(OH-)-c(CH3COOH)+c(CH3COO-)。
(1)分析电解质的电离和水解情况,找全溶液中的离子和分子。
(2)分清题目考查的是哪种守恒关系,可以是单一守恒关系式,也可以是它们的变形关系式,还可以是两种守恒关系式推导出的新的守恒式。
(3)注意选择题常涉及的易错点
①守恒关系式中多写或漏写离子或分子;
②守恒关系式浓度前的化学计量数设错;
③在混合后忽视溶液体积变化上设错。
知识点二　溶液中粒子浓度大小比较
1.理解两大平衡,树立微弱意识
(1)电离平衡
弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的,且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。
例如:HClO溶液中存在的电离平衡:HClOH++ClO-、H2OH++OH-,溶液中粒子浓度由大到小的顺序(H2O除外)是c(HClO)>c(H+)>c(ClO-)>c(OH-)。
(2)水解平衡
弱酸根阴离子或弱碱阳离子的水解是微弱的,但水的电离程度远远小于盐的水解程度。
例如:NH4Cl溶液中存在两个平衡:N+H2ONH3·H2O+H+、H2OH++OH-,溶液中微观粒子浓度的大小关系是c(Cl-)>c(N)>c(H+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)。
2.单一溶液中粒子浓度的大小比较
(1)多元弱酸溶液
根据多步电离分析知:一级电离>二级电离>三级电离。
例如,0.1 mol·L-1 H3PO4溶液中离子浓度大小关系为c(H+)>c(H2P)>c(HP)>c(P)>c(OH-)。
(2)多元弱酸的正盐溶液
根据弱酸根离子分步水解分析知:一级水解>二级水解。
例如,0.1 mol·L-1 Na2S溶液中:
一级水解:S2-+H2OHS-+OH-(主要)
二级水解:HS-+H2OH2S+OH-(次要)
故离子浓度大小关系为c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)。
(3)多元弱酸的酸式盐溶液
①若离子的水解程度大于电离程度,溶液显碱性(如NaHCO3溶液)。
0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中存在:
水解:HC+H2OH2CO3+OH-(主要)
电离:HC(次要)
水的电离:H2OH++OH-(极微弱)
因水解程度>电离程度,故溶液呈碱性;溶液中粒子浓度大小关系为c(Na+)>c(HC)>c(OH-)>c(H2CO3)>
c(H+)>c(C)。
②若离子的水解程度小于电离程度,溶液呈酸性(如NaHSO3溶液)。
0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液中存在:
电离:HS(主要)
水解:HS+H2OH2SO3+OH-(次要)
水的电离:H2OH++OH-(极微弱)
因电离程度>水解程度,故溶液呈酸性,溶液中粒子浓度大小关系为c(Na+)>c(HS)>c(H+)>c(S)>c(OH-)
>c(H2SO3)。
3.混合溶液中粒子浓度大小比较
(1)若溶液混合不能发生反应,根据电离常数(Ka、Kb)、水解常数(Kh)的相对大小综合分析
①分子的电离程度大于相应离子的水解程度。
例如,等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液中存在:NH3·H2O的电离程度大于N的水解程度,故混合溶液呈碱性。故混合溶液中粒子浓度大小关系为c(N)>c(Cl-)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)。
②分子的电离程度小于相应离子的水解程度。
例如,等物质的量浓度的NaCN和HCN的混合溶液中存在:HCN的电离程度小于CN-的水解程度,故混合溶液呈碱性。溶液中各离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+),且c(HCN)>c(Na+)。
(2)若溶液混合能发生反应
经过反应后粒子浓度大小的比较,主要根据反应物的物质的量以及化学反应原理确定反应后溶液中的溶质成分,再考虑溶质的电离和水解情况,从而确定粒子浓度的大小。
4.不同溶液中同一离子浓度大小比较
既要考虑被比较离子的来源,又要考虑溶液中其他离子对该离子的影响,如相同浓度的下列溶液中:①NH4Cl,②CH3COONH4,③NH4HSO4,④(NH4)2SO4,⑤(NH4)2CO3,⑥NH3·H2O,c(N)由大到小的顺序:④>⑤>③>①>②>⑥。
1.鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。下列说法正确的是(　C　)
A.GHCl对水的电离起抑制作用
B.GHCl的电离方程式为GHClG+HCl
C.GHCl水溶液中,存在:c(Cl-)>c(GH+)>c(H+)>c(OH-)
D.GHCl水溶液中,存在:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G)
解析:GHCl是强酸弱碱盐,其水溶液中GH+会水解生成H+,促进水的电离,A错误。GHCl作为盐,电离时应直接解离为GH+和Cl-,而非生成弱碱G和强酸HCl,B错误。GHCl完全解离为H+和Cl-(浓度相等),但GH+部分水解生成H+,导致c(Cl-)>c(GH+);同时溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-);由于水解程度较小,c(GH+)仍高于c(H+),故溶液中离子浓度大小关系为c(Cl-)>c(GH+)>c(H+)>c(OH-),C正确。根据电荷守恒可得,c(GH+)+c(H+)=
c(Cl-)+c(OH-),D错误。
2.运动员在剧烈运动后产生的乳酸会使肌肉麻痹疼痛,常用液氮降温减少炎症和乳酸。已知乳酸(表示为HL,L-为乳酸根离子)是一元弱酸。25 ℃时,下列有关叙述错误的是(　A　)
A.在HL和NaL组成的混合溶液中:2c(Na+)=c(HL)+c(L-)
B.0.1 mol·L-1 HL溶液的pH>1
C.0.1 mol·L-1 HL溶液加水稀释时,溶液中水电离出的c(H+)增大
D.0.1 mol·L-1 NaL溶液中:c(Na+)>c(L-)>c(OH-)>c(H+)
解析:HL与NaL的物质的量不一定相等,故题述关系式不一定成立,A错误;HL是一元弱酸,部分电离,则0.1 mol·L-1 HL溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,溶液的pH>1,B正确;HL是一元弱酸,加水稀释,HL的浓度减小,对水的电离抑制程度减弱,则水电离出的c(H+)增大,C正确;NaL溶液中L-存在水解平衡L-+H2OHL+OH-,溶液呈碱性,离子浓度大小关系为c(Na+)>c(L-)>c(OH-)>c(H+),D正确。
3.25 ℃时,在20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1醋酸,曲线如图所示,下列有关粒子浓度关系的比较中,错误的是 (　C　)
A.在a点:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.在b点:c(OH-)=c(H+),c(Na+)=c(CH3COO-)
C.在c点:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
D.在a、b、c点:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)
解析:a点为20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入10 mL 0.2 mol·L-1醋酸,恰好反应生成CH3COONa,
CH3COONa溶液呈碱性,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),A正确;b点溶液呈中性,c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒,c(Na+)=c(CH3COO-),B正确;c点为20 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中逐滴加入20 mL 0.2 mol·L-1醋酸,溶质为等浓度的CH3COONa和CH3COOH,根据元素守恒,c(CH3COO-)+c(CH3COOH) =2c(Na+),C错误;根据电荷守恒,在a、b、c点一定存在c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),D正确。
溶液中粒子浓度大小比较
1.强酸HA的溶液和等物质的量浓度的弱碱MOH的溶液等体积混合后,下列关于溶液中有关离子浓度的大小关系可能是 (　B　)
A.c(A-)>c(M+)>c(OH-)>c(H+)
B.c(A-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
C.c(M+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
D.c(M+)>c(H+)>c(A-)>c(OH-)
解析:强酸HA与弱碱MOH等物质的量混合后,完全反应生成强酸弱碱盐MA,MA中M+(弱碱阳离子)水解使溶液显酸性,故c(H+)>c(OH-),再结合电荷守恒:c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),故有c(A-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)。
2.下列溶液中各粒子的浓度关系中不正确的是 (　B　)
A.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:c(Cl-)>3c(Fe3+)
B.0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)
C.0.1 mol·L-1 K2SO4溶液中:c(H+)=c(OH-)
D.常温下,pH=7的(NH4)2SO4与NH3、H2O混合溶液中:2c(S)=c(N)
解析:Fe3+水解导致其浓度小于0.1 mol·L-1,Cl-的浓度为初始浓度的3倍(0.3 mol·L-1),故Cl-浓度大于3倍Fe3+的实际浓度,A正确;CH3COONa溶液中CH3COO-水解使其浓度降低,而Na+未水解,浓度为0.1 mol·L-1,因此c(CH3COO-)c(N)+c(H+)=2c(S)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),代入得c(N)=2c(S),D正确。
3.已知某一温度下,0.1 mol·L-1的NaHA强电解质溶液中,c(H+)A.c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)
B.c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 mol·L-1
C.将上述溶液稀释至0.01 mol·L-1,c(H+)·c(OH-)不变
D.c(A2-)+c(OH-)=c(H+)+c(H2A)
解析:溶液呈电中性,由电荷守恒可知c(H+)+c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),故A错误;存在A的粒子有H2A、HA-、A2-,由元素守恒可知c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=0.1 mol·L-1,故B正确;Kw=c(H+)·c(OH-),Kw只与温度有关,则将题述溶液稀释至0.01 mol·L-1,温度不变,Kw=c(H+)·c(OH-)不变,故C正确;由电荷守恒知c(H+)+
c(Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-),由元素守恒知c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)=c(Na+),所以c(A2-)+c(OH-)=c(H+)
+c(H2A),故D正确。
4.下列大小关系正确的是 (　A　)
A.相同c(H+)且相同体积的①盐酸、②硫酸、③醋酸中,分别加入足量锌,相同状况下产生的V(H2):③>①=②
B.相同浓度的①氨水、②NaOH溶液、③Ba(OH)2溶液中,c(H+):②>①>③
C.相同浓度的①(NH4)2S溶液、②Na2S溶液、③NaHS溶液中,c(S2-):①>②>③
D.相同pH的①NaClO溶液、②NaHCO3溶液、③CH3COONa溶液中,c(Na+):①>②>③
解析:相同c(H+)且体积相同的盐酸、硫酸、醋酸中,CH3COOH为弱酸,其初始浓度远高于盐酸和硫酸,反应时CH3COOH持续电离补充H+,最终可提供的H+总量最大,而盐酸和硫酸的H+总量相等,故产生H2的体积为③>①=②,A正确;相同浓度下,NH3·H2O为弱碱,电离度最低,c(OH-)最小,NaOH为强碱,完全电离,Ba(OH)2为二元强碱,电离出的c(OH-)最大,根据Kw可得,c(H+)大小关系应为①>②>③,B错误;(NH4)2S溶液中N水解产生H+,促进S2-水解,导致S2-浓度降低,Na2S溶液中S2-仅自身水解,NaHS溶液中HS-电离产生S2-的能力更弱,因此c(S2-)大小关系为②>①>③,C错误;相同pH时,水解能力越强的盐所需浓度越低,对应酸的酸性强弱为CH3COOH>H2CO3>HClO,故水解程度:ClO->HC>CH3COO-,所需盐浓度大小关系为③>②>①,对应c(Na+)大小关系为③>②>①,D错误。
5.盐类水解在实验室、生产和生活中有广泛的应用。
(1)AgNO3的水溶液呈酸(填“酸”“中”或“碱”)性,原因是Ag++H2OAgOH+H+(用离子方程式表示);实验室在配制AgNO3的溶液时,常将AgNO3固体先溶于较浓的硝酸中,然后用蒸馏水稀释到所需浓度,目的是抑制Ag+水解。
(2)已知草酸是二元弱酸,常温下测得0.1 mol·L-1的KHC2O4的pH为4.8,则KHC2O4溶液中:
①电荷守恒关系式:c(K+)+c(H+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-)。
②元素守恒关系式:c(K+)=c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)。
解析:(2)KHC2O4溶液中存在的粒子有K+、H+、C2、OH-、H2C2O4,电荷守恒的关系式为c(K+)+c(H+)=2c(C2)+c(HC2)+c(OH-),元素守恒的关系式为c(K+)=c(C2)+c(HC2)+c(H2C2O4)。
(总分:50分)
1.(3分)对于0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,下列说法正确的是(　D　)
A.升高温度,溶液的pH减小
B.c(Na+)=2c(C)+c(HC)+c(H2CO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(C)+2c(HC)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(C)与c(Na+)均增大(溶液体积变化忽略不计)
解析:升高温度促进C的水解,溶液碱性增强,pH增大,A错误;根据元素守恒:c(Na+)=2c(C)+2c(HC)+
2c(H2CO3),B错误;根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-),C错误;加入少量NaOH固体,对溶液体积引起的变化忽略不计,但溶液碱性增强,c(OH-)增大,抑制了C的水解,使得溶液中c(C)增大,同时引入Na+,使得c(Na+)增大,D正确。
2.(3分)25 ℃时,浓度均为0.1 mol·L-1的几种溶液的pH如下。
溶液 ①CH3COONa溶液 ②NaHCO3 溶液 ③CH3COONH4 溶液
pH 8.88 8.33 7.00
下列说法不正确的是 (　B　)
A.①中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
B.由①②可知,CH3COO-的水解程度大于HC的水解程度
C.③中,c(CH3COO-)=c(N)<0.1 mol·L-1
D.推测25 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH<8.33
解析:根据元素守恒,CH3COONa溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),A正确;由于酸性:CH3COOH>H2CO3,因此HC的水解程度大于CH3COO-,题表中CH3COONa溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH,是由于HC既能水解又能电离,无法通过盐溶液碱性比较CH3COO-和HC的水解程度大小,B错误;CH3COONH4溶液pH=7,说明CH3COO-和N水解程度相当,浓度相等且均小于0.1 mol·L-1,C正确;N水解显酸性,导致25 ℃时,0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH小于0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH(8.33),D正确。
3.(3分)常温下,下列有关电解质溶液的说法正确的是(　A　)
A.相同浓度溶液:①H2SO4,②NaHCO3,③NH4Cl,④NaOH,⑤(NH4)2SO4。pH由大到小:④>②>③>⑤>①
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COOH)>c(Na+)>c(CH3COO-)
C.分别中和pH相等、体积相等的两种酸溶液,所需NaOH的物质的量一定相同
D.常温下,c(N)相同的四种溶液:①NH3·H2O;②NH4HSO4;③(NH4)2CO3;④NH4Cl,溶液的浓度由大到小的顺序是①>③>②>④
解析:等浓度时,H2SO4为强酸,pH最小;NaOH为强碱,pH最大;NaHCO3水解呈弱碱性,pH介于NaOH和中性之间;NH4Cl水解呈酸性,pH<7;(NH4)2SO4因含更多N,水解程度更大,pH比NH4Cl更小,故pH由大到小为④>②>③>⑤>①,A正确。等浓度的CH3COOH与CH3COONa两溶液混合后pH≈4.7,显酸性,说明该混合溶液中CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,故c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH),B错误。pH相同的两种酸,根据酸性的不同其溶液浓度不同,弱酸浓度更高,二者等体积时,中和所需NaOH更多,C错误。①NH3·H2O因电离产生少量N,N浓度最低,②NH4HSO4电离完全且H+抑制N水解,③1个(NH4)2CO3中含有2个N,C相互促进水解,④NH4Cl是强酸弱碱盐,N能水解但较弱;当它们物质的量浓度相同时,c(N)大小关系为①<④<②<③,为达到相同c(N),溶液的浓度由大到小的顺序是①>④>②>③,D错误。
4.(3分)25 ℃时,下列有关溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是(　C　)
A.0.1 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液中:c(S)>c(Fe2+)>c(N)>c(H+)
B.pH=11的氨水和pH=3的盐酸等体积混合,所得溶液中c(Cl-)>c(N)>c(OH-)>c(H+)
C.0.01 mol·L-1的NH4Cl溶液与0.05 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合显碱性:c(Na+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(N)
>c(H+)
D.20 mL CH3COONa溶液与等浓度盐酸10 mL混合后溶液显酸性:c(Cl-)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH)
解析:(NH4)2Fe(SO4)2溶液中,S的浓度为0.2 mol·L-1,Fe2+初始浓度为0.1 mol·L-1,N初始浓度为0.2 mol·L-1,虽然Fe2+和N均水解,但N的初始浓度更高,水解后仍大于Fe2+浓度,则c(S)>c(N)>c(Fe2+)
>c(H+),故A错误;pH=11的氨水浓度远大于pH=3的盐酸,等体积混合后氨水过量,溶液呈碱性,由电荷守恒可得c(N)>c(Cl-),故B错误;等体积混合后所得的溶液组成为NaCl、NH3·H2O以及剩余的NaOH的混合溶液,且前两者的浓度相等,NaOH浓度是它们的4倍,所得的碱性溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(OH-)>c(Cl-)
>c(N)>c(H+),故C正确;20 mL CH3COONa溶液与等浓度盐酸10 mL混合后,溶质为等浓度的CH3COONa、CH3COOH、NaCl,溶液显酸性,说明CH3COOH的电离大于CH3COONa的水解,所以c(CH3COO-)>c(Cl-)>
c(CH3COOH),故D错误。
5.(3分)常温下,下列溶液的离子浓度关系式及说法正确的是(　B　)
A.常温下,pH=7的NH3·H2O和NH4Cl的混合液中:c(Cl-)>c(N)
B.已知酸性:CH3COOH>HClO,则同浓度、同体积的NaClO溶液和CH3COONa溶液,酸根离子总数前者小于后者
C.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+c(C)
D.常温下0.1 mol·L-1的下列溶液:①NH4Al(SO4)2、②NH4Cl、③NH3·H2O、④CH3COONH4中,c(N)由大到小的顺序是②>①>④>③
解析:NH3·H2O和NH4Cl的混合液中,电荷守恒为c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),pH=7时,c(H+)=c(OH-),故c(N)=c(Cl-),A错误。由于酸性:CH3COOH>HClO,说明ClO-水解程度大于CH3COO-,同浓度、同体积的NaClO溶液和CH3COONa溶液中,ClO-的浓度小于CH3COO-,酸根离子总数前者小于后者,B正确。0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+2c(C),C错误。①中Al3+水解抑制N水解,N浓度接近0.1 mol·L-1;②中N部分水解,浓度略低;④中CH3COO-和N发生相互促进的水解反应,N浓度更低;③中NH3·H2O电离度小,N浓度最低,c(N)由大到小的顺序为①>②>④>③,D错误。
6.(3分)25 ℃,反应HC+H2OH2CO3+OH-的K=10-8,将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,溶液混合引起的体积变化可忽略。下列指定溶液中粒子物质的量浓度关系正确的是(　B　)
A.0.2 mol·L-1氨水:c(NH3·H2O)>c(N)>c(OH-)>c(H+)
B.0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液(pH>7):c(N)>c(HC)>c(H2CO3)>c(NH3·H2O)
C.0.2 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(N)+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)
D.0.6 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3·H2O)+c(C)+c(OH-)=0.3 mol·L-1+2c(H2CO3)+c(H+)
解析:氨水中NH3·H2O部分电离,NH3·H2O、水均能电离出OH-,所以c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(N)>c(H+),故A错误;NH4HCO3溶液pH>7,说明HC,故c(N)>c(HC),HC水解生成H2CO3,N水解生成NH3·H2O,所以c(H2CO3)>c(NH3·H2O),故B正确;0.2 mol·L-1氨水和0.2 mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合,N与C的物质的量之比为2︰1,元素守恒应为c(N)+c(NH3·H2O)=2[c(H2CO3)+c(HC)+c(C)],故C错误;混合后总N为0.4 mol·L-1,C为0.1 mol·L-1,由元素守恒:c(N)+c(NH3·H2O)=4[c(HC)+c(C)
+c(H2CO3)]①,c(HC)+c(C)+c(H2CO3)=0.1②,根据电荷守恒:c(N)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+
2c(C)③,结合①③消去c(N),得c(NH3·H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HC)+2c(C)④,将④等式两边各加一个c(C),则有c(NH3·H2O)+c(OH-)+c(C)=c(H+)+c(H2CO3)+3c(H2CO3)+3c(HC)+
3c(C)⑤,将②代入⑤中,可得c(NH3·H2O)+c(C)+c(OH-)=0.3 mol·L-1+c(H2CO3)+c(H+),故D错误。
7.(3分)已知H3PO4为三元酸,室温时,Ka1=10-2.2、Ka2=10-7.2、Ka3=10-12.7。室温下,向0.1 mol·L-1 H3PO4溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液至过量。下列叙述正确的是(　B　)
A.该溶液中:c(H3PO4)+c(H2P)+c(HP)+c(P)=0.1 mol·L-1
B.当所得溶液中溶质只有Na2HPO4时,c(H2P)+2c(H3PO4)+c(H+)=c(P)+c(OH-)
C.当所得溶液中溶质只有NaH2PO4时,溶液显碱性
D.当所得溶液中溶质只有Na3PO4时,反应P+OH-的平衡常数为1×10-11.8
解析:加入NaOH溶液后,溶液总体积发生变化,含磷元素的粒子浓度总和不等于0.1 mol·L-1,A错误;当所得溶液中溶质只有Na2HPO4时,根据质子守恒c(H2P)+2c(H3PO4)+c(H+)=c(P)+c(OH-),B正确;Kh3==10-11.88.(3分)25 ℃时,在10 mL浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和CH3COONa混合溶液中滴加0.1 mol·L-1盐酸,所得滴定曲线如图所示。下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是(　B　)
A.a点溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.b点溶液中:c(H+)=c(OH-)-c(CH3COOH)
C.c点溶液中:c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
D.d点溶液中:c(Na+)=c(H+)>c(CH3COO-)>c(Cl-)
解析:由题图可知,a点溶液为等体积、等物质的量浓度的NaOH和CH3COONa混合溶液,溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),水和NaOH都电离出OH-,CH3COO-水解,所以溶液中c(OH-)>c(CH3COO-),A错误;b点处,NaOH溶液和盐酸恰好完全反应生成NaCl,b点溶液中的溶质为等物质的量的CH3COONa和NaCl,根据元素守恒可得c(Na+)=2c(Cl-)=c(Cl-)+c(CH3COOH)+c(CH3COO-),根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+
c(OH-)+c(CH3COO-),联立两式得c(H+)=c(OH-)-c(CH3COOH),B正确;c点溶液中根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(CH3COO-),因为此时pH=7,所以有c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(Cl-)+
c(CH3COO-),而c(Cl-)>c(CH3COOH),故c(Na+)>c(CH3COOH)+c(CH3COO-),C错误;d点溶液中的溶质为NaCl和CH3COOH,且两者的物质的量之比为2︰1,根据元素守恒有c(Na+)=c(Cl-)=2[c(CH3COOH)+
c(CH3COO-)],且存在水的电离,故有c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(CH3COO-),D错误。
9.(10分)某二元酸(化学式为H2B)在水中的电离方程式为H2BH++HB-、HB-H++B2-,请据此回答下列问题。
(1)Na2B溶液显碱性(填“酸性”“中性”或“碱性”)。理由是B2-+H2OHB-+OH-(用离子方程式表示)。
(2)在0.1 mol·L-1的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是CD(填字母)。
A.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol·L-1
B.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HB-)+2c(B2-)
D.c(Na+)=2c(B2-)+2c(HB-)
(3)常温下,0.1 mol·L-1 NaHB溶液的pH<(填“<”“>”或“=”)7,溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>c(OH-)。
解析:(1)B2-发生水解:B2-+H2OHB-+OH-,故Na2B溶液显碱性。(2)根据元素守恒,c(Na+)=2c(B2-)+
2c(HB-)=0.2 mol·L-1,故c(B2-)+c(HB-)=0.1 mol·L-1,A错误,D正确;根据电荷守恒,c(Na+)+c(H+)=2c(B2-)
+c(HB-)+c(OH-),B错误,C正确。(3)溶液中没有H2B分子,HB-只电离,不水解,故NaHB溶液的pH<7,溶液中存在NaHBNa++HB-、HB-H++B2-、H2OH++OH-,故溶液中c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(B2-)>
c(OH-)。
10.(16分)常温下,CH3COOH的Ka=1.7×10-5;HClO的Ka=3.0×10-8;H2CO3的Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11。回答下列问题。
(1)常温下,取1 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液,加水稀释为100 mL,稀释过程中离子浓度逐渐增大的是OH-(填离子符号),然后逐滴加入0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,则CH3COOH的电离平衡将逆向(填“正向”“逆向”或“不”)移动,当溶液pH=7时停止滴加,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-),此时c(CH3COO-)︰c(CH3COOH)=1.7×102。
(2)分别取10 mL 0.1 mol·L-1的NaClO和Na2CO3溶液,用pH计测量它们的pH,其中pH较大的是Na2CO3(填化学式)溶液,两溶液中c(HClO)+c(ClO-)=(填“>”“<”或“=”)c(H2CO3)+c(HC)+c(C)。
(3)常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中逐滴加入10 mL 0.1 mol·L-1的盐酸,反应后混合溶液pH>(填“>”“<”或“=”,下同)7,溶液中c(Na+)+c(H+)>c(OH-)+c(HC)+2c(C)。
解析:(1)取1 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液,加水稀释为100 mL,CH3COOH的电离平衡正向移动,但c(H+)不断减小,Kw=c(H+)·c(OH-),则c(OH-)增大;然后逐滴加入0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液,c(CH3COO-)增大,则CH3COOH的电离平衡将逆向移动;当溶液pH=7时停止滴加,因c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒有c(H+)+
c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),故c(Na+)=c(CH3COO-),此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Na+)=
c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-)。(2)HClO的Ka=3.0×10-8,H2CO3的Ka2=4.7×10-11,酸性越弱,对应的盐水解程度越大,碱性越强,故pH较大的是Na2CO3溶液;根据元素守恒有c(Na+)=c(HClO)+c(ClO-)=0.1 mol·L-1,c(H2CO3)+
c(HC)+c(C)=0.1 mol·L-1,故两溶液中c(HClO)+c(ClO-)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)。(3)常温下,等体积、等浓度的Na2CO3与盐酸反应生成物质的量之比为1︰1的NaCl和NaHCO3,因NaHCO3水解使溶液呈碱性,故混合溶液pH>7,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC)+2c(C)+c(Cl-),故c(Na+)+
c(H+)>c(OH-)+c(HC)+2c(C)。

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