2020-2021学年化学新教材人教版必修第一册：第3章第3节微专题5水溶液中离子浓度的关系

微专题5水溶液中离子浓度的关系
[微点突破]
1．溶液中的三个守恒关系
(1)电荷守恒关系
电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液总是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数，如Na2CO3溶液中存在着Na＋、CO2－3、H＋、OH－、HCO－3，它们存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(CO2－3)＋c(HCO－3)＋c(OH－)
(2)物料守恒关系
电解质溶液中，由于某些离子能水解或电离，离子种类增多，但原子总数是守恒的，如Na2CO3溶液中CO2－3能水解，故碳元素以CO2－3、HCO－3、H2CO3三
种形式存在，它们之间的守恒关系为：1
2c(Na
＋)＝c(CO2－3)＋c(HCO－3)＋c(H2CO3)
(3)质子守恒关系
质子守恒是指电解质在水溶液中发生电离、水解时，存在H＋的转移，在转移时，失去H＋的物质的量与得到H＋的物质的量是相等的。

如在Na2CO3溶液中有关系式：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HCO－3)＋2c(H2CO3)。

2．离子浓度大小的比较
(1)单一溶液
①对于多元弱酸溶液，应根据多步电离进行分析。

例如：在H3PO4的溶液中，c(H＋)＞c(H2PO－4)＞c(HPO2－4)＞c(PO3－4)。

②对于多元弱酸的正盐溶液，根据弱酸根的分步水解分析。

例如：Na2CO3溶液中，各离子浓度的大小顺序为：c(Na＋)＞c(CO2－3)＞c(OH－)＞c(HCO－3)＞c(H＋)。

③多元弱酸的酸式盐溶液
要考虑酸根离子的电离程度与水解程度的相对大小，如HCO－3以水解为主，NaHCO3溶液中c(Na＋)＞c(HCO－3)＞c(OH－)＞c(H＋)；而HSO－3以电离为主，NaHSO3溶液中c(Na＋)＞c(HSO－3)＞c(H＋)＞c(OH－)。

④不同溶液中同一离子浓度的大小比较，要考虑溶液中其他离子对该离子的影响。

如在0.10 mol·L－1的①NH4HSO4、②NH4Cl、③CH3 COONH4、④(NH4)2SO4
溶液中，c(NH＋4)的大小顺序为④＞①＞②＞③。

(2)混合溶液
混合溶液中各离子浓度的大小比较，根据电离程度、水解程度的相对大小分析。

①分子的电离大于相应离子的水解
例如：等物质的量浓度的NH4Cl与NH3·H2O混合溶液，c(NH＋4)＞c(Cl－)＞c(OH－)＞c(H＋)；等物质的量浓度的CH3COONa与CH3COOH混合溶液，c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)。

②分子的电离小于相应离子的水解
例如：在0.1 mol·L－1的NaCN和0.1 mol·L－1的HCN溶液的混合液中，各离子浓度的大小顺序为c(Na＋)＞c(CN－)＞c(OH－)＞c(H＋)。

3．掌握四个步骤
溶液中粒子浓度大小比较方法的四个步骤：
(1)判断反应产物：判断两种溶液混合时生成了什么物质，是否有物质过量，再确定反应后溶液的组成。

(2)写出反应后溶液中存在的平衡：根据溶液的组成，写出溶液中存在的所有平衡(水解平衡、电离平衡)，尤其要注意不要漏写在任何水溶液中均存在的水的电离平衡。

这一步的主要目的是分析溶液中存在的各种粒子及比较直接地看出某些粒子浓度间的关系，在具体应用时要注意防止遗漏。

(3)列出溶液中存在的等式：根据反应后溶液中存在的溶质的守恒原理，列出两个重要的等式，即电荷守恒式和物料守恒式，据此可列出溶液中阴、阳离子间的数学关系式。

(4)比大小：根据溶液中存在的平衡和题给条件，结合平衡的有关知识，分析哪些平衡进行的程度相对大一些，哪些平衡进行的程度相对小一些，再依此比较溶液中各粒子浓度的大小。

这一步是溶液中粒子浓度大小比较最重要的一步，关键是要把握好电离平衡和水解平衡两大理论，树立“主次”意识。

[专题对练]
1．常温下，盐酸和氨水混合，所得溶液pH＝7，则此溶液中的关系正确的是()
A．c(NH＋4)＜c(Cl－)
B．c(NH＋4)＝c(Cl－)
C．c(NH＋4)＞c(Cl－)
D．无法确定c(NH＋4)与c(Cl－)的大小
B[盐酸和氨水混合后的溶液中存在电荷守恒：c(NH＋4)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因为所得溶液pH＝7，即c(H＋)＝c(OH－)，故c(NH＋4)＝c(Cl－)。

] 2．HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸。

在0.1 mol·L－1NaA溶液中，离子浓度关系正确的是()
A．c(Na＋)＞c(A－)＞c(H＋)＞c(OH－)
B．c(Na＋)＞c(OH－)＞c(A－)＞c(H＋)
C．c(Na＋)＋c(OH－)＝c(A－)＋c(H＋)
D．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)
D[HA为一元弱酸，则NaA为强碱弱酸盐，溶液由于A－的水解显碱性，离子浓度大小为：c(Na＋)＞c(A－)＞c(OH－)＞c(H＋)，A项错误，B项错误；根据溶液中电荷守恒，则c(Na＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，C项错误，D项正确。

] 3．(双选)下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是()
A．室温下，向0.01 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性：c(Na ＋)＞c(SO2－4)＞c(NH＋4)＞c(OH－)＝c(H＋)
B．0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液：c(Na＋)＞c(OH－)＞c(HCO－3)＞c(H＋)
C．Na2CO3溶液：c(OH－)－c(H＋)＝c(HCO－3)＋2c(H2CO3)
D．25 ℃时，pH＝4.75、浓度均为0.1 mol·L－1的CH3COOH、CH3COONa 混合溶液：c(CH3COO－)＋c(OH－)＜c(CH3COOH)＋c(H＋)
AC[0.01 mol·L－1NH4HSO4中加NaOH溶液，当OH－与H＋按1∶1反应结束后，由于NH＋4水解呈酸性，需要再加NaOH与NH＋4反应使溶液呈中性，所以c(Na＋)＞c(SO2－4)＞c(NH＋4)，A项正确；B项中，虽然HCO－3水解呈碱性，但水解微弱，c(Na＋)与c(HCO－3)数值接近，所以c(Na＋)＞c(HCO－3)＞c(OH－)＞c(H＋)，故B项错误；C项中，把c(H＋)移项得：c(OH－)＝c(HCO－3)＋2c(H2CO3)＋c(H＋)，这是质子守恒，所以C项正确；D项，由电荷守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO －)＋c(OH－)，物料守恒有：2c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)，两式联立得：c(CH3COO－)＋2c(OH－)＝c(CH3COOH)＋2c(H＋)，因溶液pH＝4.75，即c(H＋)＞c(OH－)，得c(CH3COO－)＋c(OH－)＞c(CH3COOH)＋c(H＋)，D项错误。

]
4．常温时将0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液与pH＝13的NaOH溶液等体积混合后(若混合后两者的体积可以相加)，恰好完全反应，则下列有关所得混合液的说法正确的是()
A．所得混合液中c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(OH－)
B．混合后溶液pH＝7
C．所得混合液中存在c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.05 mol·L－1
D．混合后溶液中存在c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝c(Na＋)＋c(H＋)
C[二者混合后溶质为CH3COONa。

根据物料守恒，反应后的溶液中
c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝1
2×0.1 mol·L
－1＝0.05 mol·L－1，C正确。

CH3COONa水解显碱性，pH＞7，B不正确；离子浓度大小顺序为c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)，A不正确；由电荷守恒知：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，D不正确。

]
5．硫化氢的水溶液中存在动态平衡：H 2S H＋＋HS－；HS－H＋＋S2－；
H 2O H＋＋OH－。

在物质的量浓度为0.1 mol·L－1的H2S溶液中，下列各离子浓度的关系正确的是()
A．c(H＋)＝c(HS－)＋2c(S2－)＋c(OH－)
B．2c(H＋)＝2c(HS－)＋c(S2－)＋2c(OH－)
C．c(H＋)＝c(HS－)＋2c(S2－)
D．c(H＋)＝2c(S2－)＋c(OH－)
A[解本题的关键是先要分析清楚硫化氢的水溶液中存在哪些离子，再从守恒的角度分析题目。

H2S为二元弱酸，所以其在水溶液中不能完全电离。

由电荷守恒得，c(H＋)＝c(HS－)＋2c(S2－)＋c(OH－)。

本题选A。

]
6．室温下向10 mL 0.1 mol·L－1NaOH溶液中加入0.1 mol·L－1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)
D[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。

]
7．室温下，用0.100 mol·L－1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.100 mol·L－1的盐酸和醋酸，滴定曲线如图所示。

下列说法正确的是()
A．Ⅱ表示的是滴定醋酸的曲线
B．pH＝7时，滴定醋酸消耗的V(NaOH)小于20.00 mL
C．V(NaOH) ＝20.00 mL时，两份溶液中c(Cl－)＝c(CH3COO－)
D．V(NaOH) ＝10.00 mL时，醋酸溶液中c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(OH－)
B[A项，滴定开始时0.100 0 mol·L－1盐酸pH＝1,0.100 0 mol·L－1醋酸pH ＞1，所以滴定盐酸的曲线是Ⅱ，滴定醋酸的曲线是Ⅰ，错误；B项，醋酸钠水解呈碱性，氯化钠不水解，pH＝7时，醋酸所用NaOH溶液的体积小，正确；C项，V(NaOH)＝20.00 mL 时，二者反应生成氯化钠和醋酸钠，醋酸根发生水解，浓度小于氯离子，错误；D项，加入10 mL氢氧化钠时，溶液中恰好为同浓度的醋酸和醋酸钠，醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度，所以c(CH3COO－) ＞c(Na＋)，
错误。

]
8．25 ℃，有c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.1 mol·L－1的一组醋酸和醋酸钠混合溶液，溶液中c(CH3COOH)、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1×10－4.75
C．pH＝3.5溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)＋c(CH3COOH)＝0.1 mol·L－1 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－)＋2c(OH－)＋2c(Cl－)
A[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(CH 3COO－)＞c(CH3COOH)，错误；B项，CH3COOH
H＋＋CH3COO－，c(H＋)＝10－4.75mol·L－1，c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)＝0.05
mol·L－1，K a＝c(H＋)·c(CH3COO－)
c(CH3COOH)
＝1×10－4.75；C项，电荷守恒式为c(Na＋)＋c(H
＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，由于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－1；D项，通入HCl气体后发生反应为
CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl
0.05 mol0.05 mol0.05 mol0.05 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－)＋2c(CH3COO－)，化简得：2c(H＋)＋c(CH3COOH)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)＋2c(Cl－)。

]
9．某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是
H 2A===H＋＋HA－、HA－H＋＋A2－。

回答下列问题：
(1)Na2A溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。

理由是____________________________________________________________________ _________________________________________________________________ (用离子方程式表示)。

(2)已知0.1 mol·L－1 NaHA溶液的pH＝2，则0.1 mol·L－1 H2A溶液中氢离子的物质的量浓度可能________0.11 mol·L－1(填“＜”“＞”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________ ______________________________________________________________。

(3)0.1 mol·L－1NaHA溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是____________________________________________________。

[解析]由题意得：HA－不水解，A2－水解。

(1)Na 2A溶液应显碱性，因为A2－＋H2O HA－＋OH－。

(2)H2A===HA－＋H＋
0.1 mol·L－1 0.1 mol·L－10.1 mol·L－1
HA－H＋＋A2－
第一步产生的H＋对第二步的电离起抑制作用。

所以c(H＋)＜0.11 mol·L－1。

(3)NaHA===Na＋＋HA－
HA－H＋＋A2－
H 2O H＋＋OH－
所以c(Na＋)＞c(HA－)＞c(H＋)＞c(A2－)＞c(OH－)。

[答案](1)碱性A2－＋H 2O HA－＋OH－(2)＜H2A第一步电离产生的H＋，抑制了HA－的电离(3)c(Na＋)＞c(HA－)＞c(H＋)＞c(A2－)＞c(OH－)
莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。

每一日所付出的代价都比前一日高，因为你的生命又消短了一天，所以每一日都要更用心。

这天太宝贵，不就应为酸苦的忧虑和辛涩的悔恨所销蚀，抬起下巴，抓住这天，它不再回来。

加油！！。