專(zhuān)題講座8 離子濃度的大小比較
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專(zhuān)題講座八 離子濃度的大小比較 一、熟悉兩大理論,構(gòu)建思維基點(diǎn) 1.電離理論 (1)弱電解質(zhì)的電離是微弱的,電離產(chǎn)生的微粒都非常少,同時(shí)還要考慮水的電離,如氨水溶液中:NH3H2O、NH、OH-濃度的大小關(guān)系是[NH3H2O]>[OH-]>[NH]。 (2)多元弱酸的電離是分步進(jìn)行的,其主要是第一級(jí)電離(第一步電離程度遠(yuǎn)大于第二步電離)。如在H2S溶液中:H2S、HS-、S2-、H+的濃度大小關(guān)系是[H2S]>[H+]>[HS-]>[S2-]。 2.水解理論 (1)弱電解質(zhì)離子的水解損失是微量的(雙水解除外),但由于水的電離,故水解后酸性溶液中[H+]或堿性溶液中[OH-]總是大于水解產(chǎn)生的弱電解質(zhì)溶液的濃度。如NH4Cl溶液中:NH、Cl-、NH3H2O、H+的濃度大小關(guān)系是[Cl-]>[NH]>[H+]>[NH3H2O]。 (2)多元弱酸酸根離子的水解是分步進(jìn)行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3溶液中:CO、HCO、H2CO3的濃度大小關(guān)系應(yīng)是[CO]>[HCO]>[H2CO3]。 二、把握3種守恒,明確等量關(guān)系 1.電荷守恒規(guī)律 電解質(zhì)溶液中,無(wú)論存在多少種離子,溶液都是呈電中性,即陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)一定等于陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)。如NaHCO3溶液中存在著Na+、H+、HCO、CO、 OH-,存在如下關(guān)系:[Na+]+[H+]=[HCO]+[OH-]+2[CO]。 2.物料守恒規(guī)律 電解質(zhì)溶液中,由于某些離子能夠水解,離子種類(lèi)增多,但元素總是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三種形式存在,它們之間有如下守恒關(guān)系:[K+]=2[S2-]+2[HS-]+2[H2S]。 3.質(zhì)子守恒規(guī)律 如Na2S水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移作用圖示如下: 由圖可得Na2S水溶液中質(zhì)子守恒式可表示:[H3O+]+2[H2S]+[HS-]=[OH-]或[H+]+2[H2S]+[HS-]=[OH-]。質(zhì)子守恒的關(guān)系式也可以由電荷守恒式與物料守恒式推導(dǎo)得到。 三、理清一條思路,掌握分析方法 四、典例導(dǎo)悟,分類(lèi)突破 (一)粒子種類(lèi)的判斷 【例1】 (1)NaHCO3溶液中_____________________________________________。 (2)Na2CO3溶液中_______________________________________________________。 (3)NaHCO3和Na2CO3的溶液中___________________________________________。 (4)向NaOH溶液中通入CO2氣體(任意量)__________________________________。 答案 (1)(2)(3)(4)粒子種類(lèi)都是 離子:Na+、CO、HCO、OH-、H+;分子:H2CO3、H2O 反思?xì)w納 判斷鹽溶液中粒子種類(lèi)時(shí),首先要清楚鹽溶液中的電離、水解情況,特別是多步電離和多步水解。 如:(1)NaHCO3溶液中,因NaHCO3===Na++HCO,HCOCO+H+,HCO+H2OH2CO3+OH-,H2OH++OH-。故溶液中的離子有:Na+、CO、HCO、OH-、H+;分子有:H2CO3、H2O。 (二)單一溶液中離子濃度的關(guān)系 【例2】 0.1 molL-1的NH4Cl溶液 ①粒子種類(lèi)____________________________________________________________。 ②大小關(guān)系__________________________________________________(H2O除外)。 ③物料守恒__________________________________________________________。 解析 NH4Cl===NH+Cl-(完全電離) NH+H2ONH3H2O+H+(微弱) H2OH++OH-(極微弱) 答案 ①Cl-、NH、H+、NH3H2O、OH-、H2O ②[Cl-]>[NH]>[H+]>[OH-] ③[Cl-]=[NH]+[NH3H2O] 【例3】 0.1 molL-1的NaHCO3溶液中各離子濃度的關(guān)系 ①大小關(guān)系_____________________________________________。 ②物料守恒________________________________________________。 ③電荷守恒________________________________________________。 ④質(zhì)子守恒________________________________________________。 解析 NaHCO3===Na++HCO(完全電離) HCO+H2OH2CO3+OH-(主要) HCOH++CO(次要) H2OH++OH-(極微弱) 答案?、賉Na+]>[HCO]>[OH-]>[H+]>[CO] ②[Na+]=[HCO]+[CO]+[H2CO3] ③[Na+]+[H+]=[HCO]+2[CO]+[OH-] ④[OH-]=[H2CO3]+[H+]-[CO] 【例4】 0.1 molL-1的Na2CO3溶液中各離子濃度的關(guān)系 ①大小關(guān)系___________________________________________________________。 ②物料守恒___________________________________________________________。 ③電荷守恒___________________________________________________________。 ④質(zhì)子守恒___________________________________________________________。 解析 Na2CO3===2Na++CO(完全電離) CO+H2OHCO+OH-(主要) HCO+H2OH2CO3+OH-(次要) H2OH++OH-(極微弱) 答案?、賉Na+]>[CO]>[OH-]>[HCO]>[H+] ②[Na+]=2{[CO]+[HCO]+[H2CO3]} ③[Na+]+[H+]=[HCO]+[OH-]+2[CO] ④[OH-]=[H+]+2[H2CO3]+[HCO] 反思?xì)w納 1.比較時(shí)緊扣兩個(gè)微弱 (1)弱電解質(zhì)(弱酸、弱堿、水)的電離是微弱的,且水的電離能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于弱酸和弱堿的電離能力。如在稀醋酸溶液中:CH3COOHCH3COO-+H+,H2OOH-+H+,在溶液中微粒濃度由大到小的順序:[CH3COOH]>[H+]>[CH3COO-]>[OH-]。 (2)弱酸根離子或弱堿根離子的水解是微弱的,但水的電離程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鹽的水解程度。如稀的CH3COONa溶液中,CH3COONa===CH3COO-+Na+,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,H2OH++OH-,所以CH3COONa溶液中,[Na+]> [CH3COO-]>[OH-]>[CH3COOH]>[H+]。 2.(1)酸式鹽溶液的酸堿性主要取決于酸式鹽中酸式酸根離子的電離能力和水解能力哪一個(gè)更強(qiáng),如NaHCO3溶液中HCO的水解能力大于其電離能力,故溶液顯堿性。 (2)多元弱酸的強(qiáng)堿正鹽溶液:弱酸根離子水解以第一步為主。例如,硫化鈉溶液中: [Na+]>[S2-]>[OH-]>[HS-]>[H+]。 3.質(zhì)子守恒式可以由電荷守恒式和物料守恒式推導(dǎo)出來(lái)。以KHS溶液為例,電荷守恒式為[K+]+[H+]=[OH-]+[HS-]+2[S2-]①,物料守恒式為[K+]=[HS-]+[S2-]+[H2S]②,由①-②得質(zhì)子守恒式,消去沒(méi)有參與變化的K+等。 4.規(guī)避等量關(guān)系中的2個(gè)易失分點(diǎn) (1)電荷守恒式中不只是各離子濃度的簡(jiǎn)單相加。如2[CO]的系數(shù)2代表一個(gè)CO帶2個(gè)負(fù)電荷,不可漏掉。 (2)物料守恒式中,離子濃度系數(shù)不能漏寫(xiě)或顛倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中,“2”表示[Na+]是溶液中各種硫元素存在形式的硫原子總濃度的2倍。 (三)酸、堿中和型離子濃度的關(guān)系 【例5】 比較下列幾種溶液混合后各離子濃度的大小。 (1)CH3COOH和NaOH等濃度等體積混合,離子濃度大小順序?yàn)開(kāi)__________________。 (2)NaOH和CH3COOH等濃度按1∶2體積比混合后pH<7,離子濃度大小順序?yàn)? ___________________________________________________________________。 (3)pH=2的CH3COOH與pH=12的NaOH等體積混合,其離子濃度大小順序?yàn)? ____________________________________________________。 解析 (1)恰好反應(yīng)后,溶質(zhì)為CH3COONa。 (2)中和反應(yīng)后,為CH3COONa、CH3COOH,且CH3COOH電離程度大于CH3COONa水解程度。 (3)由于CH3COOH是弱酸,[CH3COOH]要遠(yuǎn)大于[NaOH],反應(yīng)后為CH3COOH、CH3COONa,且n(CH3COOH)要遠(yuǎn)大于n(CH3COONa),溶液中CH3COOH電離程度大于CH3COONa的水解程度,溶液呈酸性。 答案 (1)[Na+]>[CH3COO-]>[OH-]>[H+] (2)[CH3COO-]>[Na+]>[H+]>[OH-] (3)[CH3COO-]>[Na+]>[H+]>[OH-] 【例6】 (2010江蘇,12)常溫下,用0.100 0 molL-1 NaOH溶液 滴定20.00 mL 0.100 0 molL-1 CH3COOH溶液所得滴定曲線如右圖。下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.點(diǎn)①所示溶液中: [CH3COO-]+[OH-]=[CH3COOH]+[H+] B.點(diǎn)②所示溶液中: [Na+]=[CH3COOH]+[CH3COO-] C.點(diǎn)③所示溶液中: [Na+]>[OH-]>[CH3COO-]>[H+] D.滴定過(guò)程中可能出現(xiàn): [CH3COOH]>[CH3COO-]>[H+]>[Na+]>[OH-] 解析 點(diǎn)①溶液中的溶質(zhì)為0.001 mol CH3COOH和0.001 mol CH3COONa,據(jù)物料守恒:[CH3COO-]+[CH3COOH]=2[Na+],根據(jù)電荷守恒:[Na+]+[H+]=[CH3COO-]+[OH-],整理后得[CH3COOH]+2[H+]=[CH3COO-]+2[OH-];點(diǎn)②溶液的pH=7,據(jù)電荷守恒有[Na+]+[H+]=[CH3COO-]+[OH-],又[H+]=[OH-],則[Na+]=[CH3COO-];點(diǎn)③溶液中的溶質(zhì)為0.002 mol CH3COONa,離子濃度大小關(guān)系為[Na+]>[CH3COO-]>[OH-]>[H+]。 答案 D 【例7】 將標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L CO2緩慢通入1 L 0.15 molL-1的NaOH溶液中,氣體被充分吸收,下列關(guān)系不正確的是 ( ) A.[Na+]+[H+]=[OH-]+[HCO]+2[CO] B.2[Na+]=3{[H2CO3]+[HCO]+[CO]} C.[Na+]>[CO]>[HCO]>[OH-]>[H+] D.2[OH-]+[CO]=[HCO]+3[H2CO3]+2[H+] 解析 CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O x 2x CO2+NaOH===NaHCO3 y y 所以,A項(xiàng)符合電荷守恒;B項(xiàng),對(duì)于0.05 molL-1的Na2CO3溶液, [Na+]=2{[H2CO3]+[HCO]+[CO]},對(duì)于0.05 molL-1的NaHCO3溶液: [Na+]=[H2CO3]+[HCO]+[CO],所以2[Na+]=3{[H2CO3]+[HCO]+[CO]},B項(xiàng)正確;C項(xiàng),由于CO+H2OHCO+OH-為主,所以[Na+]>[HCO]>[CO]>[OH-]>[H+],錯(cuò)誤;D項(xiàng),結(jié)合A、B兩選項(xiàng),推斷該關(guān)系式正確。 答案 C (四)鹽與酸(堿)混合型 首先考慮是否反應(yīng),都不反應(yīng),分析鹽的水解程度和酸(堿)的電離程度的大小。若能反應(yīng),則按反應(yīng)后混合組成再綜合考慮水解和電離兩種因素。 【例8】 用物質(zhì)的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配成1 L混合溶液,已知其中[CH3COO-]>[Na+],對(duì)該溶液的下列判斷正確的是 ( ) A.[H+]>[OH-] B.[CH3COO-]=0.1 molL-1 C.[CH3COOH]>[CH3COO-] D.[CH3COO-]+[OH-]=0.1 molL-1 解析 由電荷守恒有[CH3COO-]+[OH-]=[Na+]+[H+],因[CH3COO-]>[Na+],則 [H+]>[OH-];且[CH3COO-]+[OH-]=[H+]+0.1 molL-1>0.1 molL-1;由物料守恒有:[CH3COOH]+[CH3COO-]=0.2 molL-1,因[CH3COO-]>[Na+]=0.1 molL-1,則[CH3COO-]>[CH3COOH]。 答案 A 【例9】 將0.2 molL-1 NaHCO3溶液與0.1 molL-1 KOH溶液等體積混合,下列關(guān)系正確的是 ( ) A.2[K+]=[HCO]+2[CO]+[H2CO3] B.[Na+]>[K+]>[HCO]>[CO]>[OH-]>[H+] C.[OH-]+[CO]=[H+]+[H2CO3]+0.1 molL-1 D.3[K+]+[H+]=[OH-]+[HCO]+2[CO] 解析 根據(jù)物料守恒可知A中表達(dá)式為2[K+]=[HCO]+[CO]+[H2CO3],A錯(cuò);題中兩溶液反應(yīng)后含有等濃度的HCO和CO,由于CO的水解程度大于HCO的水解程度,因此選項(xiàng)B中的表達(dá)式為[Na+]>[HCO]>[K+]>[CO]>[OH-]>[H+],B錯(cuò);C選項(xiàng),根據(jù)電荷守恒有[Na+]+[K+]+[H+]=[OH-]+[HCO]+2[CO],根據(jù)物料守恒有[Na+]=[HCO]+[CO]+[H2CO3],兩者相減可知正確的表達(dá)式為[OH-]+[CO]=[H+]+[H2CO3]+0.05 molL-1。由電荷守恒和[Na+]=2[K+]可知選項(xiàng)D正確。 答案 D (五)不同溶液中同一離子濃度的大小比較 選好參照物,分組比較各個(gè)擊破 如25 ℃時(shí),相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液中: ①NH4Cl、②CH3COONH4、③NH4HSO4、④(NH4)2SO4、⑤(NH4)2Fe(SO4)2,c(NH)由大到小的順序?yàn)棰?④>③>①>②。分析流程為 分組 【例10】 比較下列幾組溶液中指定離子濃度的大小。 (1)濃度均為0.1 molL-1的①H2S、②NaHS、③Na2S、④H2S和NaHS混合液,溶液pH從大到小的順序是_____________。[H2S]從大到小的順序是___________________。 (2)相同濃度的下列溶液中:①CH3COONH4、②CH3COONa、③CH3COOH中, [CH3COO-]由大到小的順序是_______________________________________。 (3)[NH]相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HSO4溶液、③(NH4)2CO3溶液、④NH4Cl溶液,其物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)開(kāi)_______________________________________。 答案 (1)③>②>④>①?、?④>②>③ (2)②>①>③ (3)④>②>③>① 1.對(duì)于等物質(zhì)的量濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液,下列說(shuō)法不正確的是 ( ) A.分別升高溫度,兩種溶液的pH均減小 B.相同溫度下兩種溶液的pH:Na2CO3>NaHCO3 C.分別加入少量NaOH,兩溶液中[CO]均增大 D.兩溶液均存在[Na+]+[H+]=[OH-]+[HCO]+2[CO] 答案 A 解析 A項(xiàng),升溫,CO、HCO的水解程度均增大,pH增大,錯(cuò)誤。 2.下列溶液中有關(guān)物質(zhì)的濃度關(guān)系正確的是 ( ) A.[NH]相等的(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl溶液中:[NH4HSO4]>[(NH4)2SO4]>[NH4Cl] B.向醋酸鈉溶液中加入適量醋酸,得到的酸性混合溶液:[Na+]>[CH3COO-]>[H+]> [OH-] C.1.0 molL-1 Na2CO3溶液:[OH-]=[HCO]+[H+]+2[H2CO3] D.某二元弱酸的酸式鹽NaHA溶液中:[H+]+[Na+]=[OH-]+[HA-]+[A2-] 答案 C 解析 A項(xiàng),大小順序應(yīng)為[NH4Cl]>[NH4HSO4]>[(NH4)2SO4];B項(xiàng),[CH3COO-]應(yīng)大于[Na+];C項(xiàng),符合質(zhì)子守恒;D項(xiàng)應(yīng)為[H+]+[Na+]=[OH-]+[HA-]+2[A2-]。 3.下列敘述正確的是 ( ) A.pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中,[H+]相等 B.Na2CO3溶液加水稀釋后,恢復(fù)至原溫度,pH和Kw均減小 C.pH=12的Ba(OH)2溶液和pH=12的Na2CO3溶液中,水電離的[H+]相等 D.0.1 molL-1 CH3COONa溶液中:[Na+]>[CH3COO-]>[H+]>[OH-] 答案 A 解析 B項(xiàng),Kw應(yīng)不變;C項(xiàng),Na2CO3溶液中水電離的[H+]大;D項(xiàng),應(yīng)呈堿性。 4.下列關(guān)于電解質(zhì)溶液的敘述正確的是 ( ) A.常溫下,在pH=7的醋酸鈉和醋酸混合溶液中,[CH3COO-]>[Na+] B.稀釋醋酸溶液,溶液中所有離子的濃度均降低 C.在pH=5的氯化鈉和稀硝酸的混合溶液中,[Na+]=[Cl-] D.在0.1 molL-1的硫化鈉溶液中,[OH-]=[H+]+[HS-]+[H2S] 答案 C 解析 由于溶液呈中性,則[H+]=[OH-],代入電荷守恒[CH3COO-]+[OH-]=[Na+]+ [H+],可得[Na+]=[CH3COO-],A錯(cuò)誤;稀釋CH3COOH溶液,溶液pH增大,則[OH-] 增大,B錯(cuò)誤;由電荷守恒[Na+]+[H+]=[NO]+[Cl-]+[OH-],整理得[Na+]-[Cl-]= [NO]+[OH-]-[H+],若[Na+]=[Cl-],則[NO]=[H+]-[OH-]=1.010-5-1.0 10-9≈1.010-5 molL-1,C正確;Na2S溶液中電荷守恒為[Na+]+[H+]=[HS-]+[OH-] +2[S2-],物料守恒為[Na+]=2[S2-]+2[HS-]+2[H2S],整理可得質(zhì)子守恒為[OH-]= [H+]+[HS-]+2[H2S],D錯(cuò)誤。 5.25 ℃時(shí),將稀氨水逐滴加入到稀硫酸中,當(dāng)溶液的pH=7時(shí),下列關(guān)系正確的是( ) A.[NH]=[SO] B.[NH]>[SO] C.[NH]<[SO] D.[OH-]+[SO]=[H+]+[NH] 答案 B 解析 在氨水和稀硫酸反應(yīng)后的溶液中存在以下幾種離子,即NH、SO、H+和OH-,而當(dāng)pH=7時(shí)[H+]=[OH-],根據(jù)電荷守恒則必有[OH-]+2[SO]=[H+]+[NH],即[NH]=2[SO],故A、C、D錯(cuò),應(yīng)選B。 6.相同溫度下等物質(zhì)的量濃度的下列溶液中,pH值最小的是 ( ) A.NH4Cl B.NH4HCO3 C.NH4HSO4 D.(NH4)2SO4 答案 C 解析 D中的[NH]大于A中的[NH],故D中[H+]大于A中[H+];C中NH4HSO4===NH+H++SO,B中HCO水解顯堿性促進(jìn)NH水解,故pH:C- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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