2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版第八章第5课时　溶液中粒子浓度关系分析学案

第5课时溶液中粒子浓度关系分析1.认识盐类水解的原理。2.认识影响盐类水解的主要因素。3.了解水溶液中的平衡在化学反应规律研究中的应用。比较溶液中粒子浓度关系的思维方法1.理解两大平衡(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。如在稀醋酸溶液中存在:CH3COOHCH3COO-+H+,H2OOH-+H+,溶液中粒子浓度由大到小的顺序为c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。(2)水解平衡弱酸根离子或弱碱阳离子的水解是微弱的。如稀的CH3COONa溶液中存在:CH3COONaCH3COO-+Na+,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,H2OH++OH-,溶液中粒子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)。2.巧用守恒思想(1)电解质溶液中遵循的三个守恒①电荷守恒电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等。如NaHCO3溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO②物料守恒电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其他离子或分子,但离子或分子中某种特定元素原子的总数不变。如在NaHCO3溶液中,n(Na)∶n(C)=1∶1,推出c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H③质子守恒质子守恒是指电解质溶液中的分子或离子得到或失去的质子的物质的量相等。质子守恒也可根据电荷守恒和物料守恒联合求出。如NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物,NH3·H2O、OH-、CO32-为失去质子后的产物,故有c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3·H2O)+c(OH-(2)根据题给粒子浓度关系,套用合适守恒式粒子浓度关系套用公式一边全为阴离子,另一边全为阳离子电荷守恒式一边粒子全含有一种元素,另一边粒子全含有另一种元素物料守恒式一边粒子能电离出H+,另一边粒子能结合H+质子守恒式两边没有明显特征三守恒式结合[理解辨析]做一做1.0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中各粒子浓度的关系:(1)物料守恒:

。

(2)电荷守恒:

。

(3)质子守恒:

。

(4)离子大小关系:

。

答案:(1)c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-(2)c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO3(3)c(OH-)+c(CO32-)=c(H2CO3(4)c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(C2.浓度均为0.1mol·L-1的NH4Cl和氨水的混合溶液中粒子浓度关系:(1)物料守恒:

。

(2)电荷守恒:

。

(3)质子守恒:

。

(4)离子大小关系:

。

答案:(1)c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(Cl(2)c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH(3)c(NH4+)+2c(H+)=c(NH3·H2O)+2c(OH(4)c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H单一溶液中粒子浓度关系1.常温下,浓度均为0.1mol·L-1的下列溶液中,粒子的物质的量浓度关系正确的是(C)A.氨水中,c(NH4+)=c(OH-)=0.1mol·B.NH4Cl溶液中,c(NH4+)>c(ClC.Na2SO4溶液中,c(Na+)>c(SO42-)>c(OH-D.Na2SO3溶液中,c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-解析:氨水为弱碱溶液,NH3·H2O只能部分电离出OH-,结合电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)可得c(NH4+)<c(OH-)<0.1mol·L-1,A错误;NH4Cl溶液中,NH4+部分水解,Cl-浓度不变,则溶液中c(NH4+)<c(Cl-),B错误;Na2SO4溶液显中性,c(OH-)=c(H+),结合电荷守恒可得c(Na+)=2c(SO42-),溶液中离子浓度大小为c(Na+)>c(SO42-)>c(OH-)=c(H+),C正确;根据Na2.(2022·安徽蚌埠测试)常温下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是(B)A.pH=10的NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(CO3B.pH=1的NaHSO4溶液中:c(H+)=c(SO42-C.0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中:n(CO32-)+n(HCO3-D.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合所得的溶液中,各离子浓度关系为c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH解析:pH=10的NaHCO3溶液中,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),A错误;pH=1的NaHSO4溶液中,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-),根据物料守恒有c(Na+)=c(SO42-),则有c(H+)=c(SO42-)+c(OH-),B正确;0.1mol·L-1的Na2CO3溶液没有给出溶液的体积,则不能计算n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)的物质的量,C错误;pH=11的氨水中氢氧根离子浓度为0.001mol·L-1,NH3·H2O的浓度大于0.001mol·不同溶液中粒子浓度关系3.(2021·湖北新高考适应性考试,15)25℃时,按下表配制两份溶液。一元弱酸溶液加入的NaOH溶液混合后所得溶液HA10.0mL0.20mol·L-15.0mL0.20mol·L-1溶液ⅠpH=5.0HB10.0mL0.20mol·L-15.0mL0.20mol·L-1溶液ⅡpH=4.0下列说法错误的是(B)A.溶液Ⅰ中,c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)B.Ⅰ和Ⅱ的pH相差1.0,说明KaC.混合Ⅰ和Ⅱ:c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(B-)+c(OH-)D.混合Ⅰ和Ⅱ:c(HA)>c(HB)解析:由电荷守恒可知溶液Ⅰ中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),pH=5.0,则c(H+)>c(OH-),因此c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),A正确;溶液Ⅰ的pH=5.0,溶液Ⅱ的pH=4.0,则HB的电离常数大于HA的电离常数,Ka(HA)Ka(HB)<1<10,B错误;由电荷守恒可知混合Ⅰ和Ⅱ有c(Na+4.有等物质的量浓度、等体积的下列溶液:①H2CO3②Na2CO3③NaHCO3④NH4HCO3⑤(NH4)2CO3下列关系或者说法正确的是(A)A.c(CO3B.c(HCO3C.将溶液蒸干灼烧只有①不能得到对应的原有物质D.②③④⑤既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应解析:NH4+与CO32-水解相互促进,c(CO32-)的大小关系为②>⑤,HCO3-既水解又电离,水解程度大于电离程度,c(CO32-)的大小关系为③、④<②、⑤,H2CO3是弱酸,二级电离的Ka2很小,H2CO3中的c(CO5.已知室温下H2S的电离平衡常数Ka1(H2S)=9.1×10-8,Ka2(H2S)=1.1×10-12。设H2S溶液中c(总)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-),室温下向25.00mL0.1000mol·L-1H2S溶液中逐滴滴入NaOH溶液,关于该过程,下列说法正确的是(D)A.随着NaOH溶液滴入,溶液中水的电离程度不断增大B.c(Na+)=c(总)的溶液:c(Na+)>c(S2-)>c(H2S)>c(H+)C.pH=7的溶液:c(Na+)>c(S2-)>c(HS-)>c(OH-)=c(H+)D.c(H+)=9.1×10-8mol·L-1时:c(H2S)+2c(S2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)解析:A项,H2S是二元弱酸,在溶液中抑制水的电离,室温下向25.00mL0.1000mol·L-1H2S溶液中逐滴滴入NaOH溶液,H2S与NaOH反应生成的NaHS、Na2S均会发生水解,促进水的电离,溶液中水的电离程度不断增大,当H2S完全反应后,再滴入NaOH溶液,则过量的NaOH抑制水的电离,水的电离程度又逐渐减小,错误;B项,c(Na+)=c(总)时溶液中溶质为NaHS,室温下NaHS的水解常数Kh=KwKa1≈1.1×10-7>Ka2=1.1×10-12,溶液中HS-的水解程度大于其电离程度,则c(H2S)>c(S2-),错误;C项,由B项可知NaHS溶液中HS-的水解程度大于其电离程度,所以溶质仅为NaHS的溶液呈碱性,pH=7的溶液为H2S与NaHS的混合溶液,HS-发生微弱电离,则溶液中c(HS-)>c(S2-),错误;D项,由Ka1=c(HS-)·c(H+)c(H2S)=9.1×10-8可知,c(H+)=9.1×10-8mol·L-1时,溶液中c(H2S)=c(HS-),由电荷守恒可得c(HS-比较溶液中粒子浓度关系的解题流程粒子分布分数图像及双对数坐标图像分析1.分布系数图像(1)图像分析分布曲线是指以pH为横坐标、分布系数(即组分的平衡浓度占总浓度的分数)为纵坐标的关系曲线。一元弱酸(以CH3COOH为例)二元弱酸(以H2C2O4为例)δ0为CH3COOH分布系数δ1为CH3COO-分布系数δ0为H2C2O4分布系数δ1为HC2O4δ2为C2O4随着pH增大,溶质分子浓度逐渐减小,离子浓度逐渐增大,酸根离子增多。根据分布系数可以书写一定pH时所发生反应的离子方程式同一pH条件下可以存在多种溶质微粒。根据在一定pH时的微粒分布系数和酸的浓度,就可以计算各成分在该pH时的平衡浓度(2)解题要点明标要想理清溶液中粒子浓度关系,首先看各纵、横坐标表示的含义,尤其多维坐标图像更应注意理线根据坐标内曲线的变化趋势,理清每条曲线、每部分表示的含义,判断曲线所代表的粒子求点要注意图像内的各种交点,通过交点建立不同粒子间的等量关系,由已知量代替未知量,简化求解过程2.以对数或负对数为坐标的图像(1)图像分析①对数图像将溶液中某一微粒的浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值[如c(A)ca.若c(A)=1或c(A)b.若c(A)>1或c(A)c(B)c.若c(A)<1或c(A)c(B)②负对数图像pH图像将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lgc(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH越小pOH图像将溶液中c(OH-)取负对数,即pOH=-lgc(OH-),反映到图像中是c(OH-)越大,则pOH越小pC图像将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lgc(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小(2)图像示例①pOH-pH曲线Q点为中性M点为酸性,c(OH-)=1×10-bmol·L-1N点为碱性,c(H+)=1×10-bmol·L-1②常温下将KOH溶液滴到二元弱酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图:a.二元弱酸(H2X)一级电离程度远大于二级电离程度。b.pH相同时,lgc(X2-)c([理解辨析]想一想室温下,向20.00mL0.10mol·L-1一元弱碱MOH溶液中滴入0.10mol·L-1的盐酸,溶液的AG与所加盐酸的体积关系如图所示,已知AG=lgc((1)根据AG的定义,总结AG与溶液酸碱性的关系。提示:AG>0时,溶液呈酸性;AG=0时,溶液呈中性;AG<0时,溶液呈碱性。(2)据图计算:a点对应溶液中H2O电离出的c(H+)。提示:根据a点对应溶液为0.10mol·L-1MOH溶液,此时AG=-8,结合AG的定义,可以得出a点对应溶液的pH=11,则H2O电离出的c(H+)=1.0×10-11mol·L-1。(3)据图判断:温度不变,加水稀释d点溶液,c(提示:d点溶液为等物质的量的MCl与HCl的混合溶液,溶液显酸性,由c(M+)·c(OH-)c(MOH分布系数图像分析1.(2021·广东新高考适应性考试,15)水体中重金属铅的污染问题备受关注。溶液中Pb2+及其与OH-形成的微粒的浓度分数α随溶液pH变化的关系如图所示。已知NH3·H2O的Kb=1.74×10-5。向Pb(NO3)2溶液中滴加氨水,关于该过程的说法正确的是(D)A.Pb2+的浓度分数先减小后增大B.c(NO3-)与c(PbC.pH=7时,存在的阳离子仅有Pb2+、Pb(OH)+和H+D.溶液中Pb2+与Pb(OH)2浓度相等时,氨主要以NH4解析:随着pH的增大,Pb2+的浓度分数逐渐减小,当pH=10时,Pb2+的浓度分数减小为0,A错误;NO3-与Pb2+在同一溶液中,c(NO3-)与c(Pb2+)的比值等于其物质的量之比,滴加氨水过程中,随着pH的增大,n(Pb2+)逐渐减小,n(NO3-)不变,n(NO3-)与n(Pb2+)的比值增大,故c(NO3-)与c(Pb2+)的比值增大,pH>10,c(Pb2+)减小为0时,比值无意义,B错误;当pH=7时,根据图示可知,溶液中存在的阳离子有Pb2+、Pb(OH)+、H+以及NH4+,C错误;由图可知,当溶液中Pb2+与Pb(OH)2浓度相等时,此时溶液pH约等于8,由NH3·H2O的电离常数Kb=2.(2021·山东烟台一模)Al3+与F-具有很强的亲和性,当F-的浓度过大时,还会形成AlF63-。AlF3在一定溶剂中存在分步电离,常温下向某浓度的AlF3溶液中加入NaF,实验测定Al3+、AlF2+、AlF2+A.曲线b表示AlFB.pF=4时,c(AlF2+)>c(AlF3)>c(AlFC.pF=6.6时,3c(Al3+)+2c(AlF2+)+c(AlF2+)+c(H+)=c(F-)+c(OHD.常温下,Al3++3F-AlF3的化学平衡常数为1015.6解析:由题图分析可知,从左到右pF越来越大,则c(F-)越来越小,AlF3在溶液中存在分步电离,所以图中a、b、c、d分别代表AlF3、AlF2+、AlF2+、Al3+变化曲线,A正确;a、b、c、d分别代表AlF3、AlF2+、AlF2+、Al3+变化曲线,图中pF=4时,根据图中信息得到c(AlF2+)>c(AlF3)>c(AlF2+),B正确;pF=6.6时,根据电荷守恒得到c(Na+)+3c(Al3+)+2c(AlF2+)+c(AlF2+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-),C错误;由图可知,pF=-lgc(F-)=3.8时,c(AlF3)=c(AlF2+),AlF2++F-AlF3的平衡常数K1=c(AlF3)c(F-)·c(AlF2+)=1c(F-)=110-3.8=103.8,根据pF=-lgc(F-)=5.2时,c(AlF2+)=c(AlF2+),AlF2++F-AlF2+的平衡常数K2=c(AlF2+)c(F-)·c(AlF2+)以对数或负对数为坐标的图像3.(2021·湖南新高考适应性考试,14改编)常温下,向20.00mL0.1000mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加0.1000mol·L-1的NaOH溶液,溶液中,lgc(下列说法正确的是(A)A.常温下,CH3COOH的电离常数为10-4.76B.当溶液的pH=7时,消耗NaOH溶液20.00mLC.溶液中水的电离程度大小:a>b>cD.c点溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)解析:常温下,CH3COOH的电离常数为Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH),由题图可知,pH=4.76时,lgc(CH3COO-)c(CH3COOH)=0,则c(CH3COOH)=c(CH3COO-),故CH3COOH的电离常数K4.(2021·河北张家口模拟)25℃时,将0.1mol·L-1的R2SO4溶液加水稀释,混合溶液中-lgc(R+A.Kb(ROH)=10-5.7B.P、Q点对应的稀释程度:P>QC.若将溶液无限稀释,溶液中c(R+)≈2c(SO4D.25℃时,加入适量R2SO4可使P点移至W点解析:P点时,lgc(OH-)=-8.0,即c(OH-)=10-8mol·L-1,-lgc(R+)c(ROH)=-2.3,即c(R+)c(ROH)=102.3,Kb(ROH)=c(R+1.(双选)(2020·山东卷,15)25℃时,某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1,lgc(CH3COOH)、lgc(CH3COO-)、lgc(H+)和lgc(OH-)随pH变化的关系如图所示。Ka为CH3COOH的电离常数,下列说法正确的是(BC)A.O点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-)B.N点时,pH=-lgKaC.该体系中,c(CH3COOH)=0.1c(D.pH由7到14的变化过程中,CH3COO-的水解程度始终增大解析:结合题图可知当pH最小时,溶液呈酸性,溶液中c(CH3COOH)最大,对应lgc(H+)最大,随着pH逐渐增大,当溶液中c(CH3COO-)最大时,对应lgc(OH-)最大,则4条曲线分别对应的lgc(x)如下:经上述分析可知N点时,c(CH3COOH)=c(CH3COO-),Ka=c(H+),即pH=-lgKa,A项错误,B项正确;该体系中,0.1c(H+)=[c(CH3COOH)+c(CH3COO-)]×c(H+)=c(CH3COOH)×c(H+)[c(CH3COO-)c(CH32.(2021·浙江6月选考,23)取两份10mL0.05mol·L-1的NaHCO3溶液,一份滴加0.05mol·L-1的盐酸,另一份滴加0.05mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH随加入酸(或碱)体积的变化如图所示。下列说法不正确的是(C)A.由a点可知:NaHCO3溶液中HCO3B.a→b→c过程中:c(HCO3-)+2c(CO3C.a→d→e过程中:c(Na+)<c(HCO3-)+c(CO32-D.令c点的c(Na+)+c(H+)=x,e点的c(Na+)+c(H+)=y,则x>y解析:由题图a点纵坐标为8.3可知,碳酸氢钠溶液呈碱性,即碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度,A正确;由溶液pH变化知a→b→c的过程是滴加氢氧化钠的过程,在此过程中,随着反应的进行,溶液的碱性增强,溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),由题中数据可知,a点时c(Na+)为0.05mol·L-1,c点时c(Na+)也为0.05mol·L-1,而a→b→c的过程中c(H+)逐渐减小,故c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)逐渐减小,B正确;a→d→e的过程是滴加盐酸的过程,根据物料守恒有c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3),C不正确;根据题中数据可知,c点溶液中c(Na+)=0.05mol