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純乾貨丨溶液中的離子濃度大小比較各種題型總結

2021-08-04由 包學習 發表于 漁業

離子總量怎麼算

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純乾貨丨溶液中的離子濃度大小比較各種題型總結

電離平衡理論和水解平衡理論

1.電離理論:

⑴弱電解質的電離是微弱的,電離消耗的電解質及產生的微粒都是少量的,同時注意考慮水的電離的存在;

NH3·H2O溶液中微粒濃度大小關係:c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(NH4+)>c(H+)。

⑵多元弱酸的電離是分步的,主要以第一步電離為主;

H2 CO3溶液中微粒濃度大小關係:c(H2 CO3 )>c(H+)>c(H CO3-)>CO32->c(OH-)。

2.水解理論 :

⑴弱酸的陰離子和弱鹼的陽離子因水解而損耗;如NaHCO3溶液中有:c(Na+)>c(HCO3-)。

⑵弱酸的陰離子和弱鹼的陽離子的水解是微量的(雙水解除外),因此水解生成的弱電解質及產生H+的(或OH-)也是微量,但由於水的電離平衡和鹽類水解平衡的存在,所以水解後的酸性溶液中c(H+)(或鹼性溶液中的c(OH-))總是大於水解產生的弱電解質的濃度;

例如(NH4)2SO4溶液中微粒濃度關係:c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)。

⑶一般來說“誰弱誰水解,誰強顯誰性”,如水解呈酸性的溶液中c(H+)>c(OH-),水解呈鹼性的溶液中c(OH-)>c(H+);

⑷多元弱酸的酸根離子的水解是分步進行的,主要以第一步水解為主。

Na2CO3溶液中微粒濃度關係: C(Na+)>C(CO32-)>C(OH-)>C(HCO3-)>C(H+)。

電荷守恆和物料守恆

1.電荷守恆:

電解質溶液中所有陽離子所帶有的正電荷數與所有的陰離子所帶的負電荷數相等。如NaHCO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)

2.物料守恆:

電解質溶液中由於電離或水解因素,離子會發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)

【注意】書寫電荷守恆式必須①準確的判斷溶液中離子的種類;②弄清離子濃度和電荷濃度的關係。

3.匯出式——質子守恆:

如碳酸鈉溶液中:

電荷守恆: c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)

物料守恆: c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)

將Na+離子消掉可得c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。

溶液中的氫氧根濃度等於剩餘的由水電離出的氫離子濃度加上轉移到其他粒子中的氫離子濃度,

又如醋酸鈉溶液中由電荷守恆和物料守恆將鈉離子消掉可得:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)。

或根據水的電離中電離出的c(OH-)=c(H+)來推導。

【規律總結】

1、必須有正確的思路:

2、掌握解此類題的三個思維基點:電離、水解和守恆

3、分清他們的主要地位和次要地位

【常見題型】

一、溶質單一型

1。弱酸溶液:

【例1】在0。1mol/L的H2S溶液中,下列關係錯誤的是

A。c(H+)=c(HS-)+c(S2-)+c(OH-)

B。 c (H+)>c (HS—)>c (S2-)>c (OH-)

C。c(H+)>[c(HS-)+c(S2-)+c(OH-)]

D。c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0。1mol/L

純乾貨丨溶液中的離子濃度大小比較各種題型總結

2.弱鹼溶液:

【例2】室溫下,0。1mol/L的氨水溶液中,下列關係式中不正確的是

A。 c(OH-)>c(H+)

B。c(NH3·H2O)+c(NH4+)=0。1mol/L

C。c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)

D。c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)

分析:由於氨水溶液中存在一水合氨的電離平衡和水的電離平衡,所以所得溶液呈鹼性可知A正確,根據電荷守恆和物料守恆知BD正確,而一水合氨的電離是微弱的,所以C項錯誤,即答案為C項。(注意:主要抓住弱電解質的電離平衡以及電離是微弱的。)

3.強酸弱鹼鹽溶液:

【例3】在氯化銨溶液中,下列關係正確的是

A。c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)

B。c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)

C。c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)

D。c(Cl-)=c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)

純乾貨丨溶液中的離子濃度大小比較各種題型總結

4.強鹼弱酸鹽溶液:

【例4】在Na2S溶液中下列關係不正確的是

A。c(Na+) =2c(HS-) +2c(S2-) +c(H2S)

B.c(Na+) +c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)

C.c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)

D.c(OH-)=c(HS-)+c(H+)+c(H2S)

分析:三個守恆的考查

電荷守恆:c(Na+) +c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)

物料守恆:c(Na+) =2c(HS-) +2c(S2-) +2c(H2S)

質子守恆:c(OH-)=c(HS-)+c(H+)+2c(H2S)

選A D

5.強鹼弱酸的酸式鹽溶液:

【例5】草酸是二元弱酸草酸氫鉀溶液呈酸性在0。1mol/LKHC2O4溶液中,下列關係正確的是

A.c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+ c(C2O42-)

B.c(HC2O4-)+ c(C2O42-)=0。1mol/L

C.c(C2O42-)>c(H2C2O4)

D.c(K+)= c(H2C2O4)+ c(HC2O4-)+ c(C2O42-)

分析:因為草酸氫鉀呈酸性,所以HC2O4-電離程度大於水解程度,故c(C2O42-)>c(H2C2O4)。又依據物料平衡,所以D.c(K+)= c(H2C2O4)+ c(HC2O4-)+ c(C2O42-)正確,又根據電荷守恆,c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+2c(C2O42-),所以。綜合上述,C、D正確。(注意:解答這類題目時電離平衡和水解平衡同時存在的時候,要判斷二者程度大小,例如NaHSO3溶液電離大於水解顯酸性,NaHCO3溶液水解大於電離顯鹼性。)

二、兩種電解質溶液混合後離子濃度大小的比較

關注混合後溶液的酸鹼性

混合後溶液的酸鹼性取決於溶質的電離和水解的情況,一般判斷原則是:若溶液中有酸或鹼存在,要考慮酸和鹼的電離,即溶液相應的顯酸性或鹼性;若溶液中的溶質僅為鹽,則考慮鹽水解情況;對於特殊情景要按所給的知識情景進行判斷。

1、兩種物質混合不反應:

【例】:用物質的量都是0。1 mol的CH3COOH和CH3COONa配製成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

分析: 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+),根據電荷守恆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的電離趨勢大於CH3COO-的水解趨勢。根據物料守恆,可推出B是正確的。

(注意:注意電荷守恆的應用。)

2、兩種物質恰好完全反應

【例】在10ml 0。1mol·L-1NaOH溶液中加入同體積、同濃度CH3COOH溶液,反應後溶液中各微粒的濃度關係錯誤的是

A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)

B.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

C.c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)

D.c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)

純乾貨丨溶液中的離子濃度大小比較各種題型總結

3、兩種物質反應,其中一種有剩餘:

(1)酸與鹼反應型 關注所給物質的量是物質的量濃度還是pH

(解答此類題目時應抓住兩溶液混合後剩餘的弱酸或弱鹼的

電離程度和生成鹽的水解程度的相對大小。)

【例1】 設氨水的pH=x,某鹽酸的pH=y,已知x+y=14,且x>11。將上述兩溶液分別取等體積充分混合後,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+)

分析:由於x+y=14,且x>11,所以氨水c(OH-) 和鹽酸中的c(H+) 相等。兩者等體積混合後,氨水過量,溶液顯鹼性,選C

(注意:x+y=14時強酸強鹼混合顯中性,強酸弱鹼混合顯鹼性,弱酸強鹼混合顯酸性,也就是誰弱誰過量,誰過量顯誰性。)

【例2】等體積等濃度的MOH強鹼溶液和HA弱酸溶液混合後,混合溶液中有關離子濃度的關係正確的是

A。c(M+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)

B。 c(M+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)

C。c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)

D。 c(M+)+ c(H+) =c(A-)+ c(OH-)

分析:由於等體積等濃度的上述物質混合後,二者恰好完全反應而生成強鹼弱酸鹽,所以所得溶液由於A-的水解而呈鹼性,由電荷守恆和物料守恆知CD項正確。

(注意:等體積等濃度的MOH溶液和HA溶液混合時正好完全反應,強酸強鹼混合顯中性,強酸弱鹼混合顯酸性,弱酸強鹼混合顯鹼性,也就是誰弱誰水解,誰強顯誰性。)

【例3】將標準狀況下的2。24LCO2通入150ml1mol/LNaOH溶液中,下列說法正確的是

A.c(HCO3-)略大於c(CO32-)

B.c(HCO3-)等於c(CO32-)

C.c(Na+)等於c(CO32-)與c(HCO3-)之和

D.c(HCO3-)略小於c(CO32-)

分析:因為,所以生成0。05mol Na2CO3和0。05 mol NaHCO3,而CO32-水解性大於HCO3-水解性,故A項正確。

【例5】。常溫下,將甲酸和氫氧化鈉溶液混合,所得溶液pH=7,則此溶液中

A.c(HCOO-)>c(Na+)

B.c(HCOO-)<c(Na+)

C.c(HCOO-)=c(Na+)

D.無法確定c(HCOO-)與c(Na+)的關係

分析:本題絕不能理解為恰好反應,因完全反應生成甲酸鈉為強鹼弱酸鹽,溶液呈鹼性,而現在pH=7,故酸略為過量。根據溶液中電荷守恆:c(Na+)+ c(H+)= c(HCOO-)+c(OH-)

因pH=7,故c(H+)= c(OH-),所以有c(Na+)= c(HCOO-),答案為C。(注意:注意電荷守恆的應用。)

(2)鹽與鹼(酸)反應型

(解答此類題目時應抓住兩溶液混合後生成的弱酸或弱鹼的電離程度和剩餘鹽的水解程度的相對大小。)

【例1】。將0。1mol·L-1 醋酸鈉溶液20mL與0。1mol·L-1鹽酸10mL混合後,溶液顯酸性,則溶液中有關粒子濃度關係正確的是

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(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-)

分析:兩溶液混合反應後,溶液實質上是生成等濃度醋酸和醋酸鈉、氯化鈉的混合溶液。因溶液呈酸性說明CH3COO-的水解程度小於CH3COOH的電離程度,所以c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(CH3COOH),但CH3COOH電離程度較小,c(CH3COOH)>c(H+),故選項A、C錯誤,B正確。依據電荷守恆原則,可知選項D也正確。綜合上述答案選B、D。

(注意:混合反應時量的問題,生成物之間的量的關係。)

【例2】 下列混合溶液中,各離子濃度的大小順序正確的是

A 。 10mL0。1mol·L-1氨水與10mL0。1mol·L-1鹽酸混合:c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)

B.10mL0。1mol·L-1NH4Cl與5mL0。2mol·L-1NaOH溶液混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)

C.10mL0。1mol·L-1CH3COOH溶液與5mL0。2mol·L-1NaOH溶液混合:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

D.10mL0。5mol·L-1CH3COONa溶液與6mL1mol·L-1鹽酸混合:c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)

分析:A項中氨水與鹽酸混合恰好反應生成氯化銨,所以溶液顯酸性,A錯。B項中NH4Cl與NaOH溶液混合恰好反應生成NH3·H2O和NaCl,溶液顯鹼性,B正確。C項混合後溶液中溶質為CH3COONa,CH3COO-要水解,C錯。D項混合後溶質為CH3COOH 、HCl 、NaCl,溶液現酸性,D錯。

【例3】 物質的量濃度相同的200mL Ba(OH)2溶液和150mL NaHCO3混合後,最終溶液中離子的物質的量濃度關係正確的是

A c(OH-)>c(Ba2+)>c(Na+)>c(CO32-)

B。 c(OH-)>c(Na+)>c(Ba2+)>C(H+)

C。 c(OH-)=c(Ba2+)+c(Na+)+c(H+)

D。 c(H+)+c(Na+)+2c(Ba2+)=c(OH-)

分析:為了便於計算,設 Ba(OH)2和 NaHCO3的物質的量分別為4mol和3mol,則n (OH-) = 8mol 、 n(Ba2+) = 4mol n (Na+) = 3mol、n (HCO3-) = 3mol ;反應後。n (OH-) = 5mol n(Ba2+) = 1mol n(Na+)=3mol ,所以選B

4、不同物質同種離子濃度比較型:

【例題】物質的量濃度相同的下列溶液中,NH4+濃度從大到小的順序為 。

A.NH4Cl

B.NH4HSO4

C.CH3COONH4

D.NH4HCO3

E。( NH4)2SO4

純乾貨丨溶液中的離子濃度大小比較各種題型總結

5、其他型別

利用溶液中陰陽離子的種類來判斷溶液中溶質的可能情況

有些題目給定了鹽溶液中的陰陽離子種類,可以假設該溶液是相應酸與鹼反應後的產物,因此存在酸鹼過量問題。

【例1】已知某無色透明的溶液中所含的離子僅有Na+、CH3COO-、H+和OH-四種離子,試回答下列問題:

⑴該溶液所含的四種離子的物質的量濃度大小之間的關係是否只有一種可能 (填“是”或“否”),其原因是: 。

⑵某學生將該溶液中的四種離子的物質的量濃度按從大到小的順序排列了若干種可能,其中合理的是:

A。 c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

B。 c(CH3COO-)=c(Na+)>c(OH-)=c(H+)

C。c(H+)>c(OH-)>c(Na+)>c(CH3COO-)

D。 c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)

分析:由於溶液中所含的離子僅有Na+、CH3COO-、H+和OH-四種離子,所以可以認為是醋酸和NaOH反應後的溶液。因此該溶液中可能含有溶質CH3COONa ; CH3COONa、CH3COOH; CH3COONa、NaOH等情況 所以該溶液所含的四種離子的物質的量濃度大小之間的關係不能只有一種。第(2)問中C D選項不符合溶液中電荷守恆規律,選AB

【例2】已知某溶液中存在Cl-、NH4+、H+、OH- 四種離子經過四位同學測定其濃度大小關係如下,其中不可能的是

A。C(Cl-)>C(NH4+)>C(H+)>C(OH-)

B。 C(Cl-)>C(H+)>C(NH4+)>C(OH-)

C。C(Cl-)>C(NH4+)>C(OH-)>C(H+)

D。 C(OH-)>C(H+)>C(Cl-)>C(NH4+)

分析:注意電荷守恆的應用

未知二元酸的電離情況

對所給的二元酸的電離要關注電離的程度:是否完全電離。

⑴Na2A溶液顯(填“酸性”,“中性”,或“鹼性”)。

理由是: (用離子方程式表示)

⑵在0。1mol·L-1的Na2A溶液中,下列微粒濃度關係式正確的是: 。

A。 c(A2-) +c( HA-)+c( H2A) =0。1mol·L-1

B。 c(OH-)=c(H+) +c( HA-)

C。 c(Na+ )+ c(H+) =c(OH-)+ c( HA-)+2c(A2-)

D。 c(Na+ )= 2c(A2-) +2c( HA-)

⑶已知0。1mol·L-1NaHA溶液的pH=2,則0。1mol·L-1 H2A溶液中氫離子的物質的量濃度可能是 0。11 mol·L-1(填“<”,“>”,或“=”),理由是:

⑷0。1mol·L-1 NaHA溶液中各種離子濃度由大到小的順序是:

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關注隱含資訊的發掘

有些試題把很重要的資訊隱含在了題目中,當然,這些資訊往往是大家都知道的,沒有在題目中明確表示出來,這就需要學生有較高的感悟力。

【例1】僅有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Fe3+、CO32—、SO42—,現每次取100。00ml進行實驗。

①第一份加入AgNO3溶液有沉澱產生。②第二份加足量NaOH後加熱,收集到氣體0。896L(標準狀態下)。③第三份加足量BaCl2後,得乾燥沉澱6。27g,沉澱經足量鹽酸洗滌乾燥後,剩2。33g。

試回答有關問題:

⑴判斷K+、Cl-是否存在?K+ ;Cl- (填下列序號)。

A.一定存在 B.可能存在 C.一定不存在

⑵肯定存在的離子的原溶液中的物質的量濃度分別為:

分析:由①可知溶液中Cl-、CO32—、SO42—三種中至少含有其中一種;由②能確定含NH4+,且c(NH4+)=0。4mol·L-1,第③步可以確定c(SO­42-)=0。1mol·L-1;c(CO32-)=0。2mol·L-1,由於含有CO32—、SO42—,所以溶液中肯定不含Mg2+、Fe3+;因為溶液中陰陽離子所帶電荷相等(即溶液是電中性的,這也是該題目隱含的資訊),由上述所求的已知陰陽離子的濃度看出,是不守恆的,因此溶液中一定存在K+,且c(K+)≥0。2mol·L-1,Cl-不確定。

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