精选习题-溶液中离子浓度大小比较与三大守恒

溶液中离子浓度大小比较与三大守恒 讲义

一、溶液中离子浓度大小的比较 1.方法思路

(1)先确定溶液中的溶质成分及各自物质的量浓度大小。 (2)写出电离方程式、水解方程式，找出溶液中存在的离子。 (3)依据电离和水解程度的相对大小，比较离子浓度大小。 2.特别注意的问题

(1)多元弱酸的正盐溶液(如Na2CO3溶液)，要分清主次关系。即盐完全电离，多元弱酸根的第一步水解大于第二步水解，第二步水解大于水的电离。

①分析Na2CO3溶液中的电离、水解过程：电离：Na2CO3===2Na＋CO3、H2O水解：CO3＋H2O

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H＋OH。

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HCO3＋OH、HCO3＋H2O

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－－－

H2CO3＋OH。

－

溶液中存在的离子有CO3、HCO3、OH、H。

②溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(Na)>c(CO3)>c(OH)>c(HCO3)>c(H)。

（2）多元弱酸的酸式盐溶液，要注意考虑酸式酸根水解程度和电离程度的相对大小。若酸式酸根的电离程度大于水

解程度，溶液呈酸性；若水解程度大于电离程度，溶液呈碱性。 ①分析NaHCO3溶液中的电离、水解过程： 电离：NaHCO3===Na＋HCO3、HCO3水解：HCO3＋H2O

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H＋CO3、H2O

＋2－

H＋OH。

＋－

H2CO3＋OH。

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2－

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溶液中存在的离子有Na、HCO3、CO3、H、OH。

②由于HCO3的电离程度小于HCO3的水解程度，所以溶液中离子浓度由大到小的顺序是

－＋2－

c(Na＋)>c(HCO－3)>c(OH)>c(H)>c(CO3)。

－

－

（3）当两种溶液混合或两种物质发生反应时，要根据反应原理准确地判断溶质的成分，然后判断离子种类，再根据

规律比较其大小。

例1.物质的量浓度相同的NaOH溶液、NH4Cl溶液等体积混合

反应的化学方程式：NH4Cl＋NaOH===NH3·H2O＋NaCl；溶液中存在的离子有Na、Cl、NH4、OH、H； 其浓度由大到小的顺序是c(Na)＝c(Cl)>c(OH)>c(NH4)>c(H)。 例2.物质的量浓度相同的NH4Cl溶液、氨水等体积混合

混合后不反应，溶液中的溶质为NH4Cl、NH3·H2O，由于NH3·H2O的电离程度大于NH4的水解程度，所以溶液呈碱性；溶液中存在的离子有NH4、Cl、OH、H；其浓度由大到小的顺序是c(NH4)>c(Cl)>c(OH)>c(H)。 (4)不同溶液中同一离子浓度的比较要看溶液中其他离子对它的影响。

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二、三大守恒 （一）具体内容 1.电荷守恒

电荷守恒是指溶液必须保持电中性，即溶液中所有阳离子的电荷总浓度等于所有阴离子的电荷总浓度。如NaHCO3溶液中：c(Na)＋c(H)＝c(HCO3)＋2c(CO3)＋c(OH)。

2.物料守恒：物料守恒也就是元素守恒，变化前后某种元素的原子个数守恒。

（1）单一元素守恒，如1 mol NH3通入水中形成氨水，就有n(NH3)＋n(NH3·H2O)＋n(NH4)＝1 mol，即氮元素守恒。 （2）两元素守恒，如NaHCO3溶液中：c(Na)＝c(H2CO3)＋c(HCO3)＋c(CO3)，即钠元素与碳元素守恒。

3.质子守恒：电解质溶液中，由于电离、水解等过程的发生，往往存在质子(H)的转移，转移过程中质子数量保持 不变，称为质子守恒。如NaHCO3溶液中：

－－

c(H2CO3)＋c(H＋)＝c(CO23)＋c(OH)。

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注：质子守恒可以通过电荷守恒与物料守恒加减得到。 （二）解溶液中粒子浓度三守恒关系式策略

(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，也可以是两种守恒关系式导出的新的守恒式。

(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有误； ③在混合后溶液体积变化上有误。

2

溶液中离子浓度大小比较与三大守恒 精选习题

1.在Na2S溶液中下列关系不正确的是 ( ) A.c(Na)＝2c(HS)＋2c(S)＋c(H2S) B.c(Na)＋c(H)＝c(OH)＋c(HS)＋2c(S) C.c(Na)＞c(S)＞c(OH)＞c(HS) D.c(OH)＝c(HS)＋c(H)＋2c(H2S)

2.在10 mL 0.1 mol·L NaOH溶液中加入同体积、同浓度CH3COOH溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系不正确的是( )

A.c(Na)＞c(CH3COO)＞c(H)＞c(OH) B.c(OH)＝c(H)＋c(CH3COOH) C.c(Na)＝c(CH3COO)＋c(CH3COOH) D.c(Na)＋c(H)＝c(CH3COO)＋c(OH)

3.将pH＝2的盐酸与pH＝12的氨水等体积混合，在所得的混合溶液中，下列关系式正确的是( ) A.c(Cl)＞c(NH4)＞c(OH)＞c(H) B.c(NH4)＞c(Cl)＞c(OH)＞c(H) C.c(Cl)＝c(NH4)＞c(H)＝c(OH) D.c(NH4)＞c(Cl)＞c(H)＞c(OH)

答案 B解析 HCl＋NH3·H2O===NH4Cl＋H2O，NH3·H2O过量，所以c(NH4)＞c(Cl)＞c(OH)＞c(H)。 4.室温下，下列溶液中粒子浓度关系正确的是 ( ) A.Na2S溶液：c(Na)>c(HS)>c(OH)>c(H2S) B.Na2C2O4溶液：c(OH)＝c(H)＋c(HC2O4)＋2c(H2C2O4) C.Na2CO3溶液：c(Na)＋c(H)＝2c(CO3)＋c(OH)

D.CH3COONa和CaCl2混合溶液：c(Na)＋c(Ca)＝c(CH3COO)＋c(CH3COOH)＋2c(Cl) 答案 B解析 在Na2S溶液中存在H2O

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OH＋H以及S＋H2O

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－＋2－

HS＋OH、HS＋H2O

－－－

H2S＋OH，溶液中粒

－

－

子浓度关系为c(Na)>c(S)>c(OH)>c(HS)>c(H2S)>c(H)，A项错误；利用质子守恒知Na2C2O4溶液中存在c(OH)＝c(H)＋c(HC2O4)＋2c(H2C2O4)，B项正确；利用电荷守恒知Na2CO3溶液中存在c(Na)＋c(H)＝2c(CO3)＋c(HCO3)＋c(OH)，C项错误；利用物料守恒可知CH3COONa和CaCl2的混合溶液中存在c(Na)＋c(Ca)＝c(CH3COOH)＋

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c(CH3COO－)＋c(Cl－)，D项错误。

5.下列溶液中微粒浓度关系表示正确的是 ( ) A.NaHCO3溶液中：c(H)＋c(Na)＝c(OH)＋c(CO3)＋c(HCO3)

B.pH＝3的CH3COOH与pH＝11的NaOH溶液等体积混合后的溶液中：c(H)＜c(OH) C.0.1 mol·L的NH4Cl溶液中：c(Cl)＞c(H)＞c(NH4)＞c(OH)

D.物质的量浓度相等的CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合后的溶液中：2c(Na)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO) 答案 D解析 A项，应为2c(CO3)；B项，CH3COOH过量，应为c(H)＞c(OH)；C项，应为c(Cl)＞c(NH4)＞c(H

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)＞c(OH)；D项，符合物料守恒。

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6.已知某溶液中只存在OH、H、Cl、NH4四种离子，其离子浓度可能有如下关系： ①c(Cl)＞c(NH4)＞c(H)＞c(OH) ②c(Cl)＞c(NH4)＞c(OH)＞c(H)

③c(NH4)＞c(Cl)＞c(OH)＞c(H) ④c(NH4)＝c(Cl)＞c(OH)＝c(H)下列说法正确的是( ) A.若①正确，则溶液中溶质一定为NH4Cl

B.若③正确，则溶液中c(NH3·H2O)＋c(NH4)＞c(Cl)

C.若④正确，且盐酸和氨水体积相等，则盐酸中c(H)等于氨水中c(OH) D.溶质不同时，上述四种关系式均可能成立

答案 B解析 A项，若①正确，可以是NH4Cl也可以是少量HCl和NH4Cl的混合液；B项，若③正确，由于c(NH4)

3

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＞c(Cl)，所以c(NH3·H2O)＋c(NH4)也一定大于c(Cl)；C项，若④正确，当盐酸和氨水的体积相等，此时氨水应稍过量，但盐酸中c(H)仍大于氨水中c(OH)；D项，②违背电荷守恒，不成立。

7.用0.10 mol·L的盐酸滴定0.10 mol·L的氨水，滴定过程中不可能出现的结果是 ( ) A.c(NH4)＞c(Cl)，c(OH)＞c(H) B.c(NH4)＝c(Cl)，c(OH)＝c(H) C.c(Cl)＞c(NH4)，c(OH)＞c(H) D.c(Cl)＞c(NH4)，c(H)＞c(OH)

答案 C解析 溶液中不可能出现阴离子均大于阳离子的情况，不遵循电荷守恒，故C项错；A项为氨水过量较多的情况；B项为氨水适当过量；D项为氨水不足或恰好中和。

8.一定温度下，下列溶液的离子浓度关系式正确的是 ( ) A.pH＝5的H2S溶液中，c(H)＝c(HS)＝1×10 mol·L B.pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1

C.pH＝2的H2C2O4溶液与pH＝12的NaOH溶液任意比例混合：c(Na)＋c(H)＝c(OH)＋c(HC2O4) D.pH相同的①CH3COONa，②NaHCO3，③NaClO三种溶液的c(Na)：①＞②＞③

答案 D解析 A项，pH＝5的H2S溶液中，H的浓度为1×10mol·L，但是HS的浓度会小于H的浓度，H来自于H2S的第一步电离、HS的电离和水的电离，故H的浓度大于HS的浓度，故不正确；B项，弱碱不完全电离，弱碱稀释10倍时，pH减小不到一个单位，a碳酸的酸性>次氯酸的酸性，根据越弱越水解的原则，pH相同的三种钠盐，浓度的大小关系为醋酸钠>碳酸氢钠>次氯酸钠，则钠离子的浓度为①>②>③，故D正确。

9.室温下向10 mL 0.1 mol·LNaOH溶液中加入0.1 mol·L的一元酸HA，溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 ( ) A.a点所示溶液中c(Na)>c(A)>c(H)>c(HA) B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同 C.pH＝7时，c(Na)＝c(A)＋c(HA) D.b点所示溶液中c(A)>c(HA)

答案 D解析 A项，a点NaOH与HA恰好完全反应，溶液的pH为8.7，呈碱性，说明HA为弱酸，NaA发生了水解反应，则溶液中c(Na)>c(A)>c(OH)>c(HA)>c(H)，错误；B项，a点NaA发生了水解反应，促进了水的电离，b点主要由于HA的电离而使溶液呈酸性，抑制了水的电离，所以a点水的电离程度大于b点水的电离程度，错误；C项，根据电荷守恒：c(Na)＋c(H)＝c(A)＋c(OH)，pH＝7，则c(H)＝c(OH)，可得c(Na)＝c(A)，错误；D项，b点溶液中溶质为等物质的量NaA和HA，溶液呈酸性，说明HA的电离程度大于NaA的水解程度，所以c(A)>c(HA)，正确。

10.25 ℃，有c(CH3COOH)＋c(CH3COO)＝0.1 mol·L的一组醋酸和醋酸钠混合溶液，溶液中c(CH3COOH)、

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c(CH3COO－)与pH的关系如图所示。下列有关叙述不正确的是

A.pH＝5.5溶液中：c(CH3COOH)>c(CH3COO)＞c(H)＞c(OH) B.由图可知该温度下醋酸的电离常数为1×10

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－4.75

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( )

－1

C.pH＝3.5溶液中：c(Na)＋c(H)－c(OH)＋c(CH3COOH)＝0.1 mol·L

D.向1 L W点所表示溶液中通入0.05 mol HCl气体(溶液体积变化可忽略)：2c(H)＋c(CH3COOH)＝c(CH3COO)＋

4

＋

－

2c(OH)＋2c(Cl)

答案 A解析 递减曲线为CH3COOH的变化曲线，递增曲线为CH3COO的变化曲线。A项，当pH＝5.5时，c(CH3COO)＞c(CH3COOH)，错误；B项，CH3COOH

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－

－

－－

H＋CH3COO，c(H)＝10

＋－＋－4.75

mol·L，c(CH3COOH)＝c(CH3COO)＝0.05 mol·L

－1－

cH＋cCH3COO－－4.75＋＋－－

，Ka＝＝1×10；C项，电荷守恒式为c(Na)＋c(H)＝c(CH3COO)＋c(OH)，由于

cCH3COOH

c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝0.1 mol·L－1，所以c(Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)＝c(CH3COO－)＝0.1 mol·L－1－c(CH3COOH)，

即c(Na)＋c(H)－c(OH)＋c(CH3COOH)＝0.1 mol·L；D项，通入HCl气体后发生反应为 CH3COONa＋HCl === CH3COOH＋NaCl 0.05 mol 0.05 mol 0.05 mol 0.05 mol

相当于有0.1 mol的CH3COOH和0.05 mol的NaCl混合，c(CH3COO)＋c(CH3COOH)＝2c(Na)＝2c(Cl)，电荷守恒式为2c(Na)＋2c(H)＝2c(OH)＋2c(Cl)＋2c(CH3COO)，即：c(CH3COO)＋c(CH3COOH)＋2c(H)＝2c(OH)＋2c(Cl

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)＋2c(CH3COO)，化简得：2c(H)＋c(CH3COOH)＝c(CH3COO)＋2c(OH)＋2c(Cl)。

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－1

－＋－－－

11.常温下，向100 mL 0.01 mol·L HA溶液中逐滴加入0.02 mol·LMOH溶液，图中所示曲线表示混合溶液的pH变化情况(体积变化忽略不计)。回答下列问题：

(1)由图中信息可知HA为_____(填“强”或“弱”)酸，理由是___________________________________________。 (2)常温下一定浓度的MA稀溶液的pH＝a，则a(填“>”、“<”或“＝”)7，用离子方程式表示其原因：

_________________________，此时，溶液中由水电离出的c(OH)＝__________。

(3)请写出K点所对应的溶液中离子浓度的大小关系：________________________________________________。 (4)K点对应的溶液中，c(M)＋c(MOH)______________(填“>”、“<”或“＝”)2c(A)；若此时溶液的pH＝10， 则c(MOH)＋c(OH)＝_______________mol·L。 答案 (1)强 0.01 mol·L HA溶液中c(H)＝0.01 mol·L(3)c(M)>c(A)>c(OH)>c(H)(4)＝ 0.005

解析 (1)由题目信息可知0.01 mol·L HA溶液的pH＝2，说明其完全电离，故为强电解质。(2)由题目图像可知向100 mL 0.01 mol·L HA溶液中滴加51 mL 0.02 mol·L MOH溶液，pH＝7，说明MOH是弱碱，故其所对应的MA是弱碱强酸盐，水解显酸性，溶液中的H全部是水电离出来的，故水电离出的c(OH)＝1×10mol·L。(3)K点是由100 mL 0.01 mol·L HA溶液与100 mL 0.02 mol·L MOH溶液混合而成的，反应后的溶液为等物质的量浓度的MA和MOH溶液，故c(M)>c(A)>c(OH)>c(H)。(4)由物料守恒得c(M)＋c(MOH)＝2c(A)，由电荷守恒得

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－a－1

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－1

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(2)< M＋H2O

＋

MOH＋H 1×10 mol·L

＋－a－1

c(M＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，故c(MOH)＋c(OH－)＝c(A－)＋c(H＋)≈0.005 mol·L－1。

5