2023屆新高考化學一輪復習(多選)魯科版第八章第5課時　溶液中粒子濃度關(guān)系分析學案

第5課時溶液中粒子濃度關(guān)系分析1.認識鹽類水解的原理。2.認識影響鹽類水解的主要因素。3.了解水溶液中的平衡在化學反應規(guī)律研究中的應用。比較溶液中粒子濃度關(guān)系的思維方法1.理解兩大平衡(1)電離平衡弱電解質(zhì)(弱酸、弱堿、水)的電離是微弱的,且水的電離能力遠遠小于弱酸和弱堿的電離能力。如在稀醋酸溶液中存在:CH3COOHCH3COO-+H+,H2OOH-+H+,溶液中粒子濃度由大到小的順序為c(CH3COOH)>c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。(2)水解平衡弱酸根離子或弱堿陽離子的水解是微弱的。如稀的CH3COONa溶液中存在:CH3COONaCH3COO-+Na+,CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,H2OH++OH-,溶液中粒子濃度由大到小的順序為c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(CH3COOH)>c(H+)。2.巧用守恒思想(1)電解質(zhì)溶液中遵循的三個守恒①電荷守恒電解質(zhì)溶液中所有陽離子所帶正電荷總數(shù)與所有陰離子所帶負電荷總數(shù)相等。如NaHCO3溶液中存在電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO②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)生變化變成其他離子或分子,但離子或分子中某種特定元素原子的總數(shù)不變。如在NaHCO3溶液中,n(Na)∶n(C)=1∶1,推出c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H③質(zhì)子守恒質(zhì)子守恒是指電解質(zhì)溶液中的分子或離子得到或失去的質(zhì)子的物質(zhì)的量相等。質(zhì)子守恒也可根據(jù)電荷守恒和物料守恒聯(lián)合求出。如NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3為得到質(zhì)子后的產(chǎn)物,NH3·H2O、OH-、CO32-為失去質(zhì)子后的產(chǎn)物,故有c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3·H2O)+c(OH-(2)根據(jù)題給粒子濃度關(guān)系,套用合適守恒式粒子濃度關(guān)系套用公式一邊全為陰離子,另一邊全為陽離子電荷守恒式一邊粒子全含有一種元素,另一邊粒子全含有另一種元素物料守恒式一邊粒子能電離出H+,另一邊粒子能結(jié)合H+質(zhì)子守恒式兩邊沒有明顯特征三守恒式結(jié)合[理解辨析]做一做1.0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中各粒子濃度的關(guān)系:(1)物料守恒:

。

(2)電荷守恒:

。

(3)質(zhì)子守恒:

。

(4)離子大小關(guān)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.濃度均為0.1mol·L-1的NH4Cl和氨水的混合溶液中粒子濃度關(guān)系:(1)物料守恒:

。

(2)電荷守恒:

。

(3)質(zhì)子守恒:

。

(4)離子大小關(guān)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單一溶液中粒子濃度關(guān)系1.常溫下,濃度均為0.1mol·L-1的下列溶液中,粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是(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:氨水為弱堿溶液,NH3·H2O只能部分電離出OH-,結(jié)合電荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)可得c(NH4+)<c(OH-)<0.1mol·L-1,A錯誤;NH4Cl溶液中,NH4+部分水解,Cl-濃度不變,則溶液中c(NH4+)<c(Cl-),B錯誤;Na2SO4溶液顯中性,c(OH-)=c(H+),結(jié)合電荷守恒可得c(Na+)=2c(SO42-),溶液中離子濃度大小為c(Na+)>c(SO42-)>c(OH-)=c(H+),C正確;根據(jù)Na2.(2022·安徽蚌埠測試)常溫下,下列溶液的離子濃度關(guān)系式正確的是(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的氨水與pH=3的鹽酸等體積混合所得的溶液中,各離子濃度關(guān)系為c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH解析:pH=10的NaHCO3溶液中,根據(jù)電荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),A錯誤;pH=1的NaHSO4溶液中,根據(jù)電荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-),根據(jù)物料守恒有c(Na+)=c(SO42-),則有c(H+)=c(SO42-)+c(OH-),B正確;0.1mol·L-1的Na2CO3溶液沒有給出溶液的體積,則不能計算n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)的物質(zhì)的量,C錯誤;pH=11的氨水中氫氧根離子濃度為0.001mol·L-1,NH3·H2O的濃度大于0.001mol·不同溶液中粒子濃度關(guān)系3.(2021·湖北新高考適應性考試,15)25℃時,按下表配制兩份溶液。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下列說法錯誤的是(B)A.溶液Ⅰ中,c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)B.Ⅰ和Ⅱ的pH相差1.0,說明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:由電荷守恒可知溶液Ⅰ中c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),pH=5.0,則c(H+)>c(OH-),因此c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),A正確;溶液Ⅰ的pH=5.0,溶液Ⅱ的pH=4.0,則HB的電離常數(shù)大于HA的電離常數(shù),Ka(HA)Ka(HB)<1<10,B錯誤;由電荷守恒可知混合Ⅰ和Ⅱ有c(Na+4.有等物質(zhì)的量濃度、等體積的下列溶液:①H2CO3②Na2CO3③NaHCO3④NH4HCO3⑤(NH4)2CO3下列關(guān)系或者說法正確的是(A)A.c(CO3B.c(HCO3C.將溶液蒸干灼燒只有①不能得到對應的原有物質(zhì)D.②③④⑤既能與鹽酸反應又能與NaOH溶液反應解析:NH4+與CO32-水解相互促進,c(CO32-)的大小關(guān)系為②>⑤,HCO3-既水解又電離,水解程度大于電離程度,c(CO32-)的大小關(guān)系為③、④<②、⑤,H2CO3是弱酸,二級電離的Ka2很小,H2CO3中的c(CO5.已知室溫下H2S的電離平衡常數(shù)Ka1(H2S)=9.1×10-8,Ka2(H2S)=1.1×10-12。設(shè)H2S溶液中c(總)=c(H2S)+c(HS-)+c(S2-),室溫下向25.00mL0.1000mol·L-1H2S溶液中逐滴滴入NaOH溶液,關(guān)于該過程,下列說法正確的是(D)A.隨著NaOH溶液滴入,溶液中水的電離程度不斷增大B.c(Na+)=c(總)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時:c(H2S)+2c(S2-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)解析:A項,H2S是二元弱酸,在溶液中抑制水的電離,室溫下向25.00mL0.1000mol·L-1H2S溶液中逐滴滴入NaOH溶液,H2S與NaOH反應生成的NaHS、Na2S均會發(fā)生水解,促進水的電離,溶液中水的電離程度不斷增大,當H2S完全反應后,再滴入NaOH溶液,則過量的NaOH抑制水的電離,水的電離程度又逐漸減小,錯誤;B項,c(Na+)=c(總)時溶液中溶質(zhì)為NaHS,室溫下NaHS的水解常數(shù)Kh=KwKa1≈1.1×10-7>Ka2=1.1×10-12,溶液中HS-的水解程度大于其電離程度,則c(H2S)>c(S2-),錯誤;C項,由B項可知NaHS溶液中HS-的水解程度大于其電離程度,所以溶質(zhì)僅為NaHS的溶液呈堿性,pH=7的溶液為H2S與NaHS的混合溶液,HS-發(fā)生微弱電離,則溶液中c(HS-)>c(S2-),錯誤;D項,由Ka1=c(HS-)·c(H+)c(H2S)=9.1×10-8可知,c(H+)=9.1×10-8mol·L-1時,溶液中c(H2S)=c(HS-),由電荷守恒可得c(HS-比較溶液中粒子濃度關(guān)系的解題流程粒子分布分數(shù)圖像及雙對數(shù)坐標圖像分析1.分布系數(shù)圖像(1)圖像分析分布曲線是指以pH為橫坐標、分布系數(shù)(即組分的平衡濃度占總濃度的分數(shù))為縱坐標的關(guān)系曲線。一元弱酸(以CH3COOH為例)二元弱酸(以H2C2O4為例)δ0為CH3COOH分布系數(shù)δ1為CH3COO-分布系數(shù)δ0為H2C2O4分布系數(shù)δ1為HC2O4δ2為C2O4隨著pH增大,溶質(zhì)分子濃度逐漸減小,離子濃度逐漸增大,酸根離子增多。根據(jù)分布系數(shù)可以書寫一定pH時所發(fā)生反應的離子方程式同一pH條件下可以存在多種溶質(zhì)微粒。根據(jù)在一定pH時的微粒分布系數(shù)和酸的濃度,就可以計算各成分在該pH時的平衡濃度(2)解題要點明標要想理清溶液中粒子濃度關(guān)系,首先看各縱、橫坐標表示的含義,尤其多維坐標圖像更應注意理線根據(jù)坐標內(nèi)曲線的變化趨勢,理清每條曲線、每部分表示的含義,判斷曲線所代表的粒子求點要注意圖像內(nèi)的各種交點,通過交點建立不同粒子間的等量關(guān)系,由已知量代替未知量,簡化求解過程2.以對數(shù)或負對數(shù)為坐標的圖像(1)圖像分析①對數(shù)圖像將溶液中某一微粒的濃度[如c(A)]或某些微粒濃度的比值[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負對數(shù)圖像pH圖像將溶液中c(H+)取負對數(shù),即pH=-lgc(H+),反映到圖像中是c(H+)越大,則pH越小pOH圖像將溶液中c(OH-)取負對數(shù),即pOH=-lgc(OH-),反映到圖像中是c(OH-)越大,則pOH越小pC圖像將溶液中某一微粒濃度[如c(A)]或某些微粒濃度的比值取負對數(shù),即pC=-lgc(A),反映到圖像中是c(A-)越大,則pC越小(2)圖像示例①pOH-pH曲線Q點為中性M點為酸性,c(OH-)=1×10-bmol·L-1N點為堿性,c(H+)=1×10-bmol·L-1②常溫下將KOH溶液滴到二元弱酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH與離子濃度變化的關(guān)系如圖:a.二元弱酸(H2X)一級電離程度遠大于二級電離程度。b.pH相同時,lgc(X2-)c([理解辨析]想一想室溫下,向20.00mL0.10mol·L-1一元弱堿MOH溶液中滴入0.10mol·L-1的鹽酸,溶液的AG與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示,已知AG=lgc((1)根據(jù)AG的定義,總結(jié)AG與溶液酸堿性的關(guān)系。提示:AG>0時,溶液呈酸性;AG=0時,溶液呈中性;AG<0時,溶液呈堿性。(2)據(jù)圖計算:a點對應溶液中H2O電離出的c(H+)。提示:根據(jù)a點對應溶液為0.10mol·L-1MOH溶液,此時AG=-8,結(jié)合AG的定義,可以得出a點對應溶液的pH=11,則H2O電離出的c(H+)=1.0×10-11mol·L-1。(3)據(jù)圖判斷:溫度不變,加水稀釋d點溶液,c(提示:d點溶液為等物質(zhì)的量的MCl與HCl的混合溶液,溶液顯酸性,由c(M+)·c(OH-)c(MOH分布系數(shù)圖像分析1.(2021·廣東新高考適應性考試,15)水體中重金屬鉛的污染問題備受關(guān)注。溶液中Pb2+及其與OH-形成的微粒的濃度分數(shù)α隨溶液pH變化的關(guān)系如圖所示。已知NH3·H2O的Kb=1.74×10-5。向Pb(NO3)2溶液中滴加氨水,關(guān)于該過程的說法正確的是(D)A.Pb2+的濃度分數(shù)先減小后增大B.c(NO3-)與c(PbC.pH=7時,存在的陽離子僅有Pb2+、Pb(OH)+和H+D.溶液中Pb2+與Pb(OH)2濃度相等時,氨主要以NH4解析:隨著pH的增大,Pb2+的濃度分數(shù)逐漸減小,當pH=10時,Pb2+的濃度分數(shù)減小為0,A錯誤;NO3-與Pb2+在同一溶液中,c(NO3-)與c(Pb2+)的比值等于其物質(zhì)的量之比,滴加氨水過程中,隨著pH的增大,n(Pb2+)逐漸減小,n(NO3-)不變,n(NO3-)與n(Pb2+)的比值增大,故c(NO3-)與c(Pb2+)的比值增大,pH>10,c(Pb2+)減小為0時,比值無意義,B錯誤;當pH=7時,根據(jù)圖示可知,溶液中存在的陽離子有Pb2+、Pb(OH)+、H+以及NH4+,C錯誤;由圖可知,當溶液中Pb2+與Pb(OH)2濃度相等時,此時溶液pH約等于8,由NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=2.(2021·山東煙臺一模)Al3+與F-具有很強的親和性,當F-的濃度過大時,還會形成AlF63-。AlF3在一定溶劑中存在分步電離,常溫下向某濃度的AlF3溶液中加入NaF,實驗測定Al3+、AlF2+、AlF2+A.曲線b表示AlFB.pF=4時,c(AlF2+)>c(AlF3)>c(AlFC.pF=6.6時,3c(Al3+)+2c(AlF2+)+c(AlF2+)+c(H+)=c(F-)+c(OHD.常溫下,Al3++3F-AlF3的化學平衡常數(shù)為1015.6解析:由題圖分析可知,從左到右pF越來越大,則c(F-)越來越小,AlF3在溶液中存在分步電離,所以圖中a、b、c、d分別代表AlF3、AlF2+、AlF2+、Al3+變化曲線,A正確;a、b、c、d分別代表AlF3、AlF2+、AlF2+、Al3+變化曲線,圖中pF=4時,根據(jù)圖中信息得到c(AlF2+)>c(AlF3)>c(AlF2+),B正確;pF=6.6時,根據(jù)電荷守恒得到c(Na+)+3c(Al3+)+2c(AlF2+)+c(AlF2+)+c(H+)=c(F-)+c(OH-),C錯誤;由圖可知,pF=-lgc(F-)=3.8時,c(AlF3)=c(AlF2+),AlF2++F-AlF3的平衡常數(shù)K1=c(AlF3)c(F-)·c(AlF2+)=1c(F-)=110-3.8=103.8,根據(jù)pF=-lgc(F-)=5.2時,c(AlF2+)=c(AlF2+),AlF2++F-AlF2+的平衡常數(shù)K2=c(AlF2+)c(F-)·c(AlF2+)以對數(shù)或負對數(shù)為坐標的圖像3.(2021·湖南新高考適應性考試,14改編)常溫下,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(下列說法正確的是(A)A.常溫下,CH3COOH的電離常數(shù)為10-4.76B.當溶液的pH=7時,消耗NaOH溶液20.00mLC.溶液中水的電離程度大小:a>b>cD.c點溶液中:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)解析:常溫下,CH3COOH的電離常數(shù)為Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH),由題圖可知,pH=4.76時,lgc(CH3COO-)c(CH3COOH)=0,則c(CH3COOH)=c(CH3COO-),故CH3COOH的電離常數(shù)K4.(2021·河北張家口模擬)25℃時,將0.1mol·L-1的R2SO4溶液加水稀釋,混合溶液中-lgc(R+A.Kb(ROH)=10-5.7B.P、Q點對應的稀釋程度:P>QC.若將溶液無限稀釋,溶液中c(R+)≈2c(SO4D.25℃時,加入適量R2SO4可使P點移至W點解析:P點時,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.(雙選)(2020·山東卷,15)25℃時,某混合溶液中c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1mol·L-1,lgc(CH3COOH)、lgc(CH3COO-)、lgc(H+)和lgc(OH-)隨pH變化的關(guān)系如圖所示。Ka為CH3COOH的電離常數(shù),下列說法正確的是(BC)A.O點時,c(CH3COOH)=c(CH3COO-)B.N點時,pH=-lgKaC.該體系中,c(CH3COOH)=0.1c(D.pH由7到14的變化過程中,CH3COO-的水解程度始終增大解析:結(jié)合題圖可知當pH最小時,溶液呈酸性,溶液中c(CH3COOH)最大,對應lgc(H+)最大,隨著pH逐漸增大,當溶液中c(CH3COO-)最大時,對應lgc(OH-)最大,則4條曲線分別對應的lgc(x)如下:經(jīng)上述分析可知N點時,c(CH3COOH)=c(CH3COO-),Ka=c(H+),即pH=-lgKa,A項錯誤,B項正確;該體系中,0.1c(H+)=[c(CH3COOH)+c(CH3COO-)]×c(H+)=c(CH3COOH)×c(H+)[c(CH3COO-)c(CH32.(2021·浙江6月選考,23)取兩份10mL0.05mol·L-1的NaHCO3溶液,一份滴加0.05mol·L-1的鹽酸,另一份滴加0.05mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH隨加入酸(或堿)體積的變化如圖所示。下列說法不正確的是(C)A.由a點可知:NaHCO3溶液中HCO3B.a→b→c過程中:c(HCO3-)+2c(CO3C.a→d→e過程中:c(Na+)<c(HCO3-)+c(CO32-D.令c點的c(Na+)+c(H+)=x,e點的c(Na+)+c(H+)=y,則x>y解析:由題圖a點縱坐標為8.3可知,碳酸氫鈉溶液呈堿性,即碳酸氫根離子的水解程度大于電離程度,A正確;由溶液pH變化知a→b→c的過程是滴加氫氧化鈉的過程,在此過程中,隨著反應的進行,溶液的堿性增強,溶液中存在電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),由題中數(shù)據(jù)可知,a點時c(Na+)為0.05mol·L-1,c點時c(Na+)也為0.05mol·L-1,而a→b→c的過程中c(H+)逐漸減小,故c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)逐漸減小,B正確;a→d→e的過程是滴加鹽酸的過程,根據(jù)物料守恒有c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3),C不正確;根據(jù)題中數(shù)據(jù)可知,c點溶液中c(Na+)=0.05mol