專題6 溶液中離子濃度的比較
【專題目標(biāo)】
1、理解電解質(zhì)的電離平衡概念以及電離度的概念。
2、理解水的電離、鹽類水解的原理。了解鹽溶液的酸堿性。
3、認(rèn)識以下幾種常見題型：
單一溶液中離子濃度的大小比較
混合溶液中離子濃度的大小比較
同濃度不同種溶液中同種離子濃度的大小比較
【知識要點(diǎn)】
1、電解質(zhì)的電離
電解質(zhì)溶解于水或受熱熔化時，離解成能自由移動的離子的過程叫做電離。
強(qiáng)電解質(zhì)如NaCl、HCl、NaOH等在水溶液中是完全電離的，在溶液中不存在電解質(zhì)分子。弱電解質(zhì)在水溶液中是少部分發(fā)生電離的。２５℃0.1mol/L的如CH3COOH溶液中，CH3COOH的電離度只有1.32％，溶液中存在較大量的H2O和CH3COOH分子，少量的H+、CH3COO-和極少量的OH-離子。多元弱酸如H2CO3還要考慮分步電離：
H2CO3 H+＋HCO3-；HCO3- H+＋CO32-。
�。�、水的電離
水是一種極弱的電解質(zhì)，它能微弱地電離，生成H3O+和OH-，H2O H+＋OH-。在２５℃（常溫）時，純水中[H+]＝[OH-]＝1×10-7mol/L。
在一定溫度下，[H+]與[OH-]的乘積是一個常數(shù)：水的離子積w＝[H+]•[OH-]，在２５℃時，w＝1×10-14。
在純水中加入酸或堿，抑制了水的電離，使水的電離度變小，水電離出的[H+]水和[OH-]水均小于10-7mol/L。在純水中加入弱酸強(qiáng)堿鹽、弱堿強(qiáng)酸鹽，促進(jìn)了水的電離，使水的電離度變大，水電離出的[H+]水或[OH-]均大于10-7mol/L。
�。�、鹽類水解
在溶液中鹽的離子跟水所電離出的H+或OH-生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)，叫做鹽類的水解。
強(qiáng)酸弱堿鹽如NH4Cl、Al2(SO4)3等水解后溶液呈酸性；強(qiáng)堿弱酸鹽如CH3COONa、Na2CO3等水解后溶液呈堿性。多元弱酸鹽還要考慮分步水解，如CO32-＋H2O HCO3-＋OH-、HCO3-＋H2O H2CO3＋OH-。
�。础㈦娊赓|(zhì)溶液中的守恒關(guān)系
電荷守恒：電解質(zhì)溶液中所有陽離子所帶有的正電荷數(shù)與所有的陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)相等。如NaHCO3溶液中：n(Na+)＋n(H+)＝n(HCO3-)＋2n(CO32-)＋n(OH-)推出：[Na+]＋[H+]＝[HCO3-]＋2[CO32-]＋[OH-]
物料守恒：電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會發(fā)生變化變成其它離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會改變的。如NaHCO3溶液中n(Na+)：n(c)＝1：1，推出：c(Na+)＝c(HCO3-)＋c(CO32-)＋c(H2CO3)
質(zhì)子守恒：電解質(zhì)溶液中分子或離子得到或失去質(zhì)子（H+）的物質(zhì)的量應(yīng)相等。例如在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3為得到質(zhì)子后的產(chǎn)物；NH3、OH-、CO32-為失去質(zhì)子后的產(chǎn)物，故有以下關(guān)系：c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3)+c(OH-)+c(CO32-)。
【經(jīng)典題型】
題型一：單一溶液中離子濃度的大小比較
【例1】在氯化銨溶液中，下列關(guān)系式正確的是
A．C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-) B．C(NH4+)＞C(Cl-)＞C(H+)＞CC(OH-)
C．C(Cl-)＝C(NH4+)＞C(H+)＝C(OH-) D．C(NH4+)＝C(Cl-)＞C(H+)＞C(OH-)
【點(diǎn)撥】NH4Cl是可溶性的鹽，屬于強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離NH4Cl＝NH4+＋Cl-。因?yàn)镹H4Cl是強(qiáng)酸弱堿所生成的鹽，在水中要發(fā)生水解；NH4++H2O NH3•H2O+H+，所以C(NH4+)比C(H+)及C(OH-)大得多；溶液因水解而呈酸性，所以C(H+)＞C(OH-)。又由于水解反應(yīng)是中和反應(yīng)的逆反應(yīng)，相對于中和說是次要的，綜合起，不難得出：C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)。答案為A。
【例2】在0.1 mol/l的NH3•H2O溶液中，下列關(guān)系正確的是
A．C(NH3•H2O)＞C(OH-)＞C(NH4+)＞C(H+)
B．C(NH4+)＞C(NH3•H2O)＞C(OH-)＞C(H+)
C．C(NH3•H2O)＞C(NH4+)＝C(OH-)＞C(H+)
D．C(NH3•H2O)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)
【點(diǎn)撥】NH3•H2O是一元弱酸，屬于弱電解質(zhì)，在水溶液中少部分發(fā)生電離（NH3•H2O NH4+＋OH-），所以C(NH3•H2O)必大于C(NH4+)及C(OH-)。因?yàn)镃(OH-)＝C(H+)＋C(NH4+)，所以C(OH-)＞C(NH4+)。綜合起，C(NH3•H2O)＞C(OH-)＞C(NH4+)＞C(H+)。答案為A。
【規(guī)律總結(jié)】
1、必須有正確的思路：
2、掌握解此類題的三個思維基點(diǎn)：電離、水解和守恒
3、分清他們的主要地位和次要地位
【鞏固】
1、Na2S溶液中各離子濃度由小到大的順序是 。；
2、將0.4mol／L鹽酸和0.2mol／L的NaAlO2溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度由小到大的順序是 。
題型二：混合溶液中離子濃度的大小比較
【例3】把0.02mol／LCH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液等體積混合，則混合溶液中微粒濃度關(guān)系正確的是（ ）
Ａ．C(CH3COO-)＞C(Na+) Ｂ．C(CH3COOH)＞C(CH3COO-)
Ｃ.2C(H+)＝C(CH3COO-)－C(CH3COOH) Ｄ．C(CH3COOH)+ C(CH3COO-)=0.01mol/L
【點(diǎn)撥】 此題實(shí)質(zhì)上是0.05mol/L的CH3COOH溶液和0.05mol/L的CH3COONa溶液的混合溶液。由電荷守恒關(guān)系可得： c（Ｈ＋）＋ｃ（Ｎａ＋）＝ｃ（CH3COO－）＋ｃ（ＯＨ－） （１）
由物料守恒關(guān)系可得： ｃ（CH3COOH）＋ｃ（CH3COO－）＝ｃ（Ｎａ＋）×２＝０.０１ｍｏｌ／Ｌ （２）
由（２）可知Ｄ正確。
將（１）×２＋（２）可得：
２ｃ（Ｈ＋）＝ｃ（CH3COO-）＋２ｃ（ＯＨ－）－c（CH3COOH）（３）Ｃ選項(xiàng)錯誤。
【例4】用物質(zhì)的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中C(CH3COO-)＞C(Na+)，對該混合溶液的下列判斷正確的是( )
A.C(H+)＞C(OH-) B.C(CH3COOH)＋C(CH3COO-)＝0.2 mol/L
C.C(CH3COOH)＞C(CH3COO-) D.C(CH3COO-)＋C(OH-)＝0.2 mol/L
【點(diǎn)撥】 CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，CH3COOH的電離和CH3COONa的水解因素同時存在。已知C(CH3COO-)＞C(Na+)，根據(jù)電荷守恒C(CH3COO-)＋C(OH-)＝C(Na+)＋C(H+)，可得出C(OH-)＜C(H+)。說明混合溶液呈酸性，進(jìn)一步推測出0.1mol/L的CH3COOH和0.1mol/L的CH3COONa溶液中，電離和水解這一對矛盾中起主要作用是電離，即CH3COOH的電離趨勢大于CH3COO-的水解趨勢。根據(jù)物料守恒，可推出（B）是正確的。
【鞏固】
1、在0.1mol／LNaHSO3溶液中存在著微粒濃度的關(guān)系式，正確的是
A．C(Na＋)>C(HSO3－)> C(SO32－)> C(H＋)>C(OH—)
B．C(Na＋)+C(H＋)= C(HSO3－)+ C(SO32－)+C(OH—)
C．C(Na＋)+C(H＋)=C(HSO3—)+2C(SO32－)+ C(OH—)
D．C(Na＋)= C(HSO3—)+C(SO32－)+ C(H2SO3)
2、現(xiàn)有NH4Cl和氨水組成的混合溶液C(填“>”、“<”或“=”)
①若溶液的pH=7，則該溶液中C(NH4＋) C(Cl－)；
②若溶液的pH>7，則該溶液中C(NH4＋) C(Cl－)；
③若C(NH4＋)< C(Cl－)，則溶液的pH 7。
題型三：同濃度不同種溶液中同種離子濃度的大小比較
【例5】同濃度的下列溶液中NH4+的濃度的由大到小順序?yàn)?
①NH4HSO4 ②(NH4)2SO4 ③(NH4)2Fe(SO4) ④NH4HCO3 ⑤(NH4)2CO3
【點(diǎn)撥】先考慮鹽直接電離出的NH4+的濃度的大小，②③⑤中的NH4+的濃度大于①④中的
NH4+的濃度。再考慮影響NH4+的濃度的大小因素，是受到促進(jìn)還是受到抑制。③中NH4+和Fe2+都水解產(chǎn)生H+，NH4+的水解受到了抑制，⑤中CO32-的水解促進(jìn)了NH4+的水解，②中NH4+的水解未受到影響，固N(yùn)H4+的濃度③>②>⑤。 ①中HSO4-電離出的H+抑制了NH4+的水解，④中HCO3-的水解促進(jìn)了NH4+的水解，固N(yùn)H4+的濃度①>④。所以NH4+的濃度的由大到小順序?yàn)棰?gt;②>⑤>①>④
【鞏固】
1、物質(zhì)的量濃度相同的下列溶液：①Na2CO3 ②NaHCO3 ③H2CO3 ④（NH4）2CO3
⑤NH4HCO3，按C(CO32—)由小到大排列順序正確的是 ( )
A．⑤④③②① B．③⑤②④① C．③②⑤④① D．③⑤④②①
2、某二元弱酸（簡寫為H2A）溶液，按下式發(fā)生一級和二級電離：
H2A H++HA-；HA- H++A2- 已知一級電離遠(yuǎn)大于二級電離,設(shè)有下列四種溶液：
A.0.01mol.L-1的H2A溶液 B.0.01mol.L-1的NaHA溶液（ C(OH-)＞C(H+) ）
C.0.02mol.L-1的HCl與0.04mol.L-1的NaHA溶液等體積混合液
D.0.02mol.L-1的NaOH與0.02 mol.L-1的NaHA溶液等體積混合液
據(jù)此，填寫下列空白（填代號）
A溶液中各離子濃度大小為
B溶液中各離子濃度大小為
B溶液中可能存在的等式關(guān)為有
D溶液中各離子濃度大小為
D溶液中可能存在的等式關(guān)為有
(2) C(H+)最大的是______________________，最小的是______________________。
(3)C(H2A)最大的是______________________，最小的是______________________。
(4)C(A2-)最大的是______________________， 最小的是______________________。
堂練習(xí)：
1、在0.1 mol•l-1的NH3•H2O溶液中，下列關(guān)系正確的是（ ）
A．c（NH3•H2O）＞c（OH-）＞c（NH4+）＞c（H+）
B．c（NH4+）＞c（NH3•H2O）＞c（OH-）＞c（H+）
C．c（NH3•H2O）＞c（NH4+）＝c（OH-）＞c（H+）
D．c（NH3•H2O）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）
2、在0.1 mol•L-1的NaHCO3溶液中，下列關(guān)系式正確的是（ ）
A．c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（H+）＞c（OH-）
B．c（Na+）＋（H+）＝c（HCO3-）＋c（OH-）＋2c（CO32-）
C．c（Na+）＝c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）
D．c（Na+）＝c（HCO3-）＋c（H2CO3）＋c（CO32-）
3、實(shí)驗(yàn)測得常溫下0.1mol•l-1某一元酸c（HA）溶液的pH值等于1，0.1mol•l-1某一元堿c（BOH）溶液里c（H+）/c（OH-）＝10-12。將此兩種溶液等體積混合后，所得溶液呈的各離子的濃度由大到小排列的順序是（ ）
A．c（B+）＞c（A-）＞c（OH-）＞c（H+）
B．c（A-）＞c（B+）＞c（H+）＞c（OH-）
C．c（B+）＝c（A-）＞c（H+）＝c（OH-）
D．c（B+）＞c（A-）＞c（H+）＞c（OH-）
4、將0.2mol•l-1的NH4NO3溶液與0.1mol•l-1的NaOH溶液等體積混合，下列有關(guān)混合溶液中微粒的濃度關(guān)系正確的（ ）
A．c（NH4+）=c（Na+）＞c（OH－）＞c（NH3•H2O）
B．c（NH4+）=c（Na+）＞c（NH3•H2O） ＞c（OH－）
C．c（NH4+）＞c（Na+）＞c（NH3•H2O） ＞c（OH－）
D．c（NH4+）+c（Na+）+c（H+）＝c（OH－）+c（NO3－）
5、在H2SO3溶液中由H2SO3產(chǎn)生的各種離子濃度大小的關(guān)系為____________________
6、（1)、將等體積等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氨水混合后，呈_____性，溶液中c（NH4+）與c（Cl-）的大小關(guān)系是___________________；
（2)、將PH＝3的鹽酸和PH＝11的氨水等體積混合后溶液呈_____性，溶液中c（NH4+）與c（Cl-）的大小關(guān)系是___________________；
（3)、將物質(zhì)的量濃度相同的鹽酸與氨水混合后，溶液中c（NH4+）與c（Cl-）濃度相等，則混合溶液呈_____性，鹽酸與氨水體積大小關(guān)系是_________________；
（4）、將m mol• L-1的鹽酸和n mol•L-1氨水等體積混合后，溶液的PH＝7，m與n的大小關(guān)系是_______，則鹽酸中c（H+）與氨水中c（OH-）的大小關(guān)系是_______；
后習(xí)題
1. 等體積等濃度的OH強(qiáng)堿溶液和HA弱酸溶液混和后，混和液中有關(guān)微粒的濃度應(yīng)滿足的關(guān)系是 ( )
A． c（+）> c（OH-）> c（A-）> c（H+）
B．c（ +）> c（A-）> c（H+）> c（OH-）
C． c（+）> c（A-）> c（OH-）> c（H+）
D．c（ +）> c（OH-）= c（H+） + c（HA）
2. 將100毫升0.2摩/升的BaCl2溶液加入到100毫升0.1摩/升的H2SO4溶液中，則溶液中存在的離子濃度關(guān)系是（ ）
A．c（H+）>c（Cl-）>c（Ba2+）>c（SO42-）
B．c（Cl-）> c（H+）>c（SO42-） >c（Ba2+）
C．c（H+）> c（SO42-）> c（Ba2+）> c（Cl-）
D．c（Cl-）> c（H+）>c（Ba2+）>c（SO42-）
3、.用2mol•l-1的NaOH溶液滴定pH=5的HCN溶液100mL至中性，此時溶液中各離子濃度關(guān)系正確的是（ ）
A．c（Na＋）>c（CN－）>c（OH－）>c（H＋） B．c（CN－）=c（Na＋）>c（H＋）=c（OH－）C． c（Na＋）+c（CN－）=2mol•l-1 D．c（Na＋）+c（OH－）= c（CN－）+c（H＋）
4、 0.1mol•l-1HSO4和0.1mol•l-1Na2S溶液等體積混合后，溶液能使pH試紙變藍(lán)，則離子濃度關(guān)系正確的是 （ ）
A． c（SO42－） ＞ c（HS－） ＞ c（OH－） ＞ c（H＋）
B． c（Na＋） ＞ c（＋） ＞ c（H＋） ＞ c（OH－）
C． c（Na＋）＝c（S2－）＋c（H2S）＋c（HS－）＋c（SO42－）
D． c（Na＋）＋c（＋）＋c（H＋）＝c（SO42－）＋c（S2－）＋c（HS－）＋c（OH－）
5、將0.2mol•l-1CH3COO與0.1 mol•l-1鹽酸等體積混合后，溶液中下列微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是（ ）
A．c（CH3COO-）=c（Cl-）=c（H+）>c（ CH3COOH）
B．c（CH3COO-）=c（Cl-） >c（ CH3COOH） >c（H+）
C．c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（H+）>c（ CH3COOH）
D．c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（ CH3COOH） >c（H+）
6、將7.8g鐵粉加入200mL2mol•l-1的HNO3溶液中，使之充分反應(yīng)放出NO氣體，所得溶液中主要離子濃度的大小關(guān)系是 （）
A．c（NO3-）＞c（Fe2+）＞c（Fe3+）＞c（H+）
B．c（NO3-）＞c（Fe3+）＞c（Fe2+）＞c（H+）
C．c（Fe2+）＞c（Fe3+）＞c（NO3-）＞c（H+）
D．c（Fe2+）＞c（NO3-）＞c（Fe3+）＞c（H+）
7、0.1mol•l-1的NaOH溶液0.2L，通入448mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H2S氣體，所得溶液離子濃度大小關(guān)系正確的是（ ）
A．c（Na+）>c（HS-）>c（OH-）>c（H2S）>c（S2-）>c（H+）
B．c（Na+）+c（H+）=c（HS-）+c（S2-）+ c（OH-）
C．c（Na+） =c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）+c（OH-）
D．c（S2-）+c（OH-）=c（H+）+c（H2S）
8、設(shè)氨水的pH＝x，某鹽酸的pH＝y(tǒng)，已知x+y＝14，且x>11。將上述兩溶液分別取等體積充分混合后，所得溶液中各離子濃度由大到小的順序是（ ）
A.c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-） B.c（NH4+）>c（Cl-）>c（H+）>c（OH-）C.c（NH4+）>c（Cl-）>c（OH-）>c（H+） D.c（Cl-）>c（NH4+）>c（OH-）>c（H+）
9、在常溫下10mL pH＝10的OH溶液中，加人pH＝4的一元酸HA溶液至pH剛好等于7（假設(shè)反應(yīng)前后體積不變），則對反應(yīng)后溶液的敘述正確的是 ( )
A．c（A－）＝c（＋） B．c（H＋）＝c（OH－）＜c（＋）＜c（A－）
C．V總≥20mL D．V總≤20mL
10、室溫下，向20 mL0.1mol•l-1的醋酸溶液中逐滴加入0.1mol•l-1的NaOH溶液，直至氫氧化鈉溶液稍過量。在此過程中，溶液中各離子濃度關(guān)系不可能是（ ）
A. c（CH3COO—）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH—）
B c（Na+）＞c（CH3COO—）＞c（OH—）＞c（H+）
C．c（CH3COO—）=c（Na+）＞c（OH—）=c（H+）
D．c（Na+）＞c（OH—）＞c（H+）＞c（CH3COO—
填空題：
11、相同溫度下，相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液，它們的pH從大到小排列的正確順序是 。
(1)NH4Cl (2)NaCl (3)CH3COONa (4)Na2CO3 (5)NaOH(6)NaHCO3 (7)Na2SiO3 (8)HCl (9)Ba(OH)2 (10)CH3COOH (11)H2SO4(12)NaAlO2 (13)NH3•H2O
12、已知某溶液中只存在OH—、H+、NH4+、Cl—四種離子，某同學(xué)推測其離子濃度大小順序有如下四種關(guān)系：
①．c（Cl—）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH—）
②．c（Cl—）＞c（NH4+）＞c（OH—）＞c（H+）
③．c（NH4+）＞c（Cl—）＞c（OH—）＞c（H+）
④．c（Cl—）＞c（H+）＞c（NH4+）＞c（OH—）
填寫下列空白。
⑴若溶液中只溶解了一種溶質(zhì)，則該溶質(zhì)是_____________，上述四種離子濃度的大小順序?yàn)開_____________（填序號）。
⑵若上述關(guān)系中③是正確的，則溶液中的溶質(zhì)為____________________________；若上述關(guān)系中④是正確的，則溶液中的溶質(zhì)為_____________________________
⑶若該溶液是由體積相等的稀鹽酸和氨水混合而成，且恰好呈中性，則混合前c（HCl）_________c（NH3•H2O）c（填“大于”、“小于”或“等于”，下同），混合前酸中c（H+）和堿中c（OH—）的關(guān)系c（H+）________c（OH—）。
13、某二元弱酸（簡寫為H2A）溶液，按下式發(fā)生一級和二級電離：
H2A H++HA- HA- H++A2-
已知相同濃度時的電離程度H2A> HA-,設(shè)有下列四種溶液：
A．0.01mol.L-1的H2A溶液
B．0.01mol.L-1的NaHA溶液
C．0.01mol.L-1的HCl與0.04mol.L-1的NaHA溶液等體積混合液
D．0.02mol.L-1的NaOH與0.02 mol.L-1的NaHA溶液等體積混合液
據(jù)此，填寫下列空白（填代號）
（1）c（H+） 最大的是______________________，最小的是______________________。
(2) c(H2A )最大的是______________________，最小的是______________________。
(3) c(A2- )最大的是______________________， 最小的是______________________
參考答案：
堂練習(xí)
1 A 2 BD 3 C 4 C D 5 c（H+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）
6（1）中 c（Cl—）＞c（NH4+） （2） 堿 c（NH4+）>c（Cl-）（3）中V（HCl）＜V(NH3)（4）m＜n c（H+）＞c（OH—）
后習(xí)題
1 CD 2 D 3 B 4 AC 5 D 6 A 7 D 8C 9 AD 10 D
11、(9)(5)(13)(12)(7)(4)(6)(3)(2)(1)(10)(8)(11) 12、（1） NH4Cl① （2）NH3•H2O NH4Cl （3）NH4Cl HCl （4）＜＞
13 （1）A，D（2）C，D （3）D，A
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