资源简介

2-5-3 离子浓度大小比较及三大守恒定律应用
1．【2017年新课标1卷T13】常温下将NaOH溶液添加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
A．Ka2（H2X）的数量级为10-6
B．曲线N表示pH与的变化关系
C．NaHX溶液中c(H＋)＞c(OH－)
D．当混合溶液呈中性时，c(Na＋)＞c(HX-)＞c(X2-)＞c(H+)=c(OH-)
【答案】D
【解析】A、己二酸是二元弱酸，第二步电离小于第一步，即Ka1=＞Ka2=，所以当pH相等即氢离子浓度相等时＞，因此曲线N表示pH与的变化关系，则曲线M是己二酸的第二步电离，根据图像取－0.6和4.8点， =10－0.6mol·L－1，c(H＋)=10－4.8mol·L－1，代入Ka2得到Ka2=10－5.4，因此Ka2（H2X）的数量级为10-6，A正确；B．根据以上分析可知曲线N表示pH与的关系，B正确；C．曲线N是己二酸的第一步电离，根据图像取0.6和5.0点， =100.6mol·L－1，c(H＋)=10－5.0mol·L－1，代入Ka1得到Ka2=10－4.4，因此HX－的水解常数是10－14/10－4.4＜Ka2，所以NaHX溶液显酸性，即c(H＋)＞c(OH－)，C正确；D．根据图像可知当＝0时溶液显酸性，因此当混合溶液呈中性时，＞0，即c(X2-)＞c(HX-)，D错误；答案选D。
【名师点睛】该题综合性强，该题解答时注意分清楚反应的过程，搞清楚M和N曲线表示的含义，答题的关键是明确二元弱酸的电离特点。电解质溶液中离子浓度大小比较问题，是高考热点中的热点。多年以来全国高考化学试卷几乎年年涉及。这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度以及对这些知识的综合运用能力。围绕盐类水解的类型和规律的应用试题在高考中常有涉及。解决这类题目必须掌握的知识基础有：掌握强弱电解质判断及其电离，盐类的水解，化学平衡理论(电离平衡、水解平衡)，电离与水解的竞争反应，以及化学反应类型，化学计算，甚至还要用到“守恒”来求解。
2．【2017年新课标Ⅱ卷T12】改变0.1二元弱酸溶液的pH，溶液中的、、的物质的量分数随pH的变化如图所示[已知]。
下列叙述错误的是
A．pH=1.2时，
B．
C．pH=2.7时，
D．pH=4.2时，
【答案】D
【解析】A、根据图像，pH=1.2时，H2A和HA-相交，则有c(H2A)=c(HA-)，故A说法正确；B、pH=4.2时，c(A2－)=c(HA－)，根据第二步电离HA－H＋＋A2－，得出：K2(H2A)=c(H+)×c(A2-)/c(HA-)= c(H+)=10-4.2，故B说法正确；C、根据图像，pH=2.7时，H2A和A2-相交，则有c(H2A)=c(A2-)，故C说法正确；D、根据pH=4.2时，c(HA-)=c(A2-)，且物质的量分数约为0.48，而c(H+)=10-4.2，可知c(HA-)=c(A2-)＞c(H+)，故D说法错误。
【名师点睛】该题综合性强，该题解答时注意利用守恒的思想解决问题。电解质溶液中离子浓度大小比较问题，是高考热点中的热点。多年以来全国高考化学试卷几乎年年涉及。这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度以及对这些知识的综合运用能力。围绕盐类水解的类型和规律的应用试题在高考中常有涉及。解决这类题目必须掌握的知识基础有：掌握强弱电解质判断及其电离，盐类的水解，化学平衡理论(电离平衡、水解平衡)，电离与水解的竞争反应，以及化学反应类型，化学计算，甚至还要用到“守恒”来求解。
离子浓度大小比较及三大守恒定律的应用是综合问题，涉及弱电解质的电离、酸碱中和滴定、盐类水解等。在解题过程中需要弄清体系的构成（溶质有哪些），平衡的存在；然后分析离子浓度大小关系及运用三大守恒分析等量关系。
1．通过典例突破影响盐类水解平衡的因素
外界条件对FeCl3溶液水解平衡的影响
Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋　ΔH＞0
　体系变化条件　　 平衡移动方向 n(H＋) pH 水解程度 现象
升温 向右 增多 减小 增大 颜色变深
通HCl 向左 增多 减小 减小 颜色变浅
加H2O 向右 增多 增大 增大 颜色变浅
加FeCl3固体 向右 增多 减小 减小 颜色变深
加NaHCO3 向右 减小 增大 增大 生成红褐色沉淀，放出气体
2．理解溶液中的守恒关系
（1）电荷守恒：即电解质溶液中阴离子所带电荷总数等于阳离子所带电荷总数，根据电荷守恒可准确、快速地解决电解质溶液中许多复杂的离子浓度问题。
（2）物料守恒：是指物质发生变化前后，有关元素的存在形式不同，但元素的种类和原子数目在变化前后保持不变，根据物料守恒可准确快速地解决电解质溶液中复杂离子、分子、物质的量浓度或物质的量的关系。
（3）质子守恒：是指在电离或水解过程中，会发生质子(H＋)转移，但在质子转移过程中其数量保持不变。
附：质子守恒的正确理解
以Na2CO3和NaHCO3溶液为例，可用以下图示帮助理解质子守恒：
①Na2CO3溶液
所以c(OH－)＝c(HCO)＋2c(H2CO3)＋c(H3O＋)，
即c(OH－)＝c(HCO)＋2c(H2CO3)＋c(H＋)。
②NaHCO3溶液
所以c(OH－)＋c(CO)＝c(H2CO3)＋c(H＋)。
另外，将混合溶液中的电荷守恒式和物料守恒式相联立，通过代数运算消去其中某离子，即可推出该溶液中的质子守恒。
3．分类突破溶液中“粒子”浓度关系
（1）正盐溶液
基本遵循c(不水解离子)>c(水解离子)>c(显性离子)，当水解离子外有角标时，顺序提前。例如在浓度为c mol·L－1的醋酸钠溶液中，有c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)；在浓度为c mol·L－1的硫酸铵溶液中，有c(NH)>c(SO)>c(H＋)>c(OH－)。
规律：在排列式中：首尾离子，电荷一致；有角标时，顺序提前。
（2）酸式盐溶液
对于电离为主的，如NaHSO3，遵循c(自身)>c(电离产物)>c(水解产物)，即c(Na＋)>c(HSO)>c(H＋)>c(SO)>c(OH－)>c(H2SO3)；对于水解为主的，如NaHCO3，遵循c(自身)>c(水解产物)>c(电离产物)，即c(Na＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(H2CO3)>c(H＋)>c(CO)。
规律：常见的酸式盐，只有NaHSO3和NaH2PO4溶液是以电离为主显酸性的。
（3）缓冲溶液
例如0.2 mol·L－1氨水与0.2 mol·L－1氯化铵溶液等体积混合后，溶液以电离为主，显碱性(常见物质中除了氢氰酸和氰化物，都以电离为主)，所以氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，再根据首尾一致，铵根离子浓度大于氯离子浓度，即c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)。再如0.2 mol·L－1醋酸与0.2 mol·L－1醋酸钠溶液等体积混合后，溶液以电离为主，显酸性，所以，c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)。
1．常温下，用 0.1 mol·L—1HCl溶液滴定10.0 mL浓度为0.1 mol·L—1 Na2CO3溶液，所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A．当V＝0时：c(H＋)＋c(HCO3－)＋c(H2CO3)＝c(OH－)
B．当V＝5时：c(CO32—)＋c(HCO3－)＋c(H2CO3)＝c(Cl－)
C．当V＝10时：c(Na＋)＞c(HCO3－)＞c(CO32—)＞c(H2CO3)
D．当V＝a时：c(Na＋)＞c(Cl－)＞c(H＋)＝c(OH－)
【答案】D
【解析】A．当V=0时为碳酸钠溶液，根据电荷守恒有：c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)，根据物料守恒有：c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(H2CO3)+2c(CO32-)，联立可得：c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH-)，故A错误；B．当V=5时，得到等浓度的NaHCO3、NaCl、Na2CO3混合溶液，根据物料守恒，c(CO32—)＋c(HCO3－)＋c(H2CO3)＝2c(Cl－)，故B错误；C．当V=10时，反应恰好生成等浓度的NaHCO3、NaCl的混合溶液，碳酸氢钠的水解程度大于电离程度，溶液显碱性，则c(H2CO3)＞c(CO32—)，故C错误；D．v=a时，溶液的pH=7，溶液为中性，则c(H+)=c(OH-)，根据电荷守恒可得：c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO32-)+c(Cl-)+c(HCO3-)，联立可得c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(Cl-)，所以c(Na+)＞c(Cl-)＞c(H+)=c(OH-)，故D正确；故选D。
2．已知酸H2B在水溶液中存在下列关系：①H2B＝H＋＋HB－，②HB－H＋＋B2－，则下列说法中一定正确的是
A．在Na2B溶液中一定有：c（OH）＝c（H）＋c（HB）＋2c（H2B）
B．NaHB溶液可能存在以下关系：c（Na）＞c（HB）＞c（OH）＞c（H）
C．NaHB水溶液中一定有：c（Na）＋c（H）＝c（HB）＋c（OH）＋c（B）
D．NaHB溶液一定呈酸性，Na2B溶液一定呈碱性
【答案】D
点睛：本题考查离子浓度大小比较，明确该二元酸电离特点是解本题关键。注意B2-只能发生一步水解，HB-只发生电离不水解，为易错点。
3．25℃时，0.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1L 的溶液，溶液中部分微粒与 pH 的关系如图所示。下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是
A．W点所示的溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝4c(CO32－)＋c(OH－)＋c(Cl－)
B．pH＝4的溶液中：c(H2CO3)＋c(HCO3－)＋c(CO32－)＝0.1 mol/L
C．pH=8的溶液中：c(H＋)＋2c(H2CO3)＋c(HCO3－)＝c(OH－)＋c(Cl－)
D．pH＝11的溶液中：c(Na＋)＞c(Cl－)＞c(CO32－)＞c(HCO3－)＞c(H2CO3)
【答案】C
点睛：本题考查碳酸钠和盐酸反应中离子浓度大小比较，解答该题的关键是在明确反应原理的基础上利用好几种守恒关系，即电荷守恒、物料守恒以及质子守恒，然后结合图像和题意灵活运用即可。本题的易错点为D，先根据图像判断溶液中的溶质，再确定其浓度关系，pH=11时，溶液碳酸钠的浓度远远大于碳酸氢钠，这说明碳酸钠是过量的。
4．25℃时，体积均为20 mL、浓度均为0.1mol/L的两种酸HX、HY分别与0.1mol/L的NaOH溶液反应，所加NaOH溶液体积与反应后溶液的pH的关系如图所示。下列叙述正确的是
A．加入10 mL NaOH溶液时，a点c(X-)B．b点溶液中，c(Y-)+2c(OH-)=c(HY)+2c(H+)
C．HY中加NaOH溶液至pH=7 时，所得溶液中c(Y-)=c(Na+)=c(OH-)=c(H+)
D．加入40 mL NaOH 溶液时，2c(Na+)=c(Y-)+c(HY)
【答案】B
【解析】根据图中信息可知，浓度均为0.1mol/L的两种酸HX、HY的pH分别为1和4，则HX为强酸，HY为弱酸。A．由于酸性HXHY，当加入10mLNaOH溶液时，生成的NaX和NaY的物质的量相等，但Y-水解程度大，所以a点c(X-)>b点c(Y-),A错误；B．b点溶液中，NaY和HY的物质的量相等，根据电荷守恒可知：c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-)，根据物料守恒可知：2c(Na+)=c(Y-)+c(HY)，两等式合并消去c(Na+)，可得c(Y-)+2c(OH-)=c(HY)+2c(H+)，B正确；C．HY中加NaOH溶液至pH=7时，根据电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-),可知c(Y-)=c(Na+)，c(OH-)=c(H+)，c(Na+)c(OH-)，C错误；D．加入40mLNaOH溶液时，溶液中NaY和NaOH的物质的量相等，根据物料守恒c(Na+)=2c(Y-)+2c(HY)，D错误.答案选B．

展开更多......

收起↑