2025屆高三化學(xué)二輪專題突破-溶液中離子濃度大小比較【解析】

溶液中離子濃度大小比較【真題導(dǎo)引】1.(2024·安徽卷)環(huán)境保護(hù)工程師研究利用Na2S、FeS和H2S處理水樣中的Cd2+。已知25℃時(shí),H2S飽和溶液濃度約為0.1mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,K下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)B.0.01mol·L-1Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)C.向c(Cd2+)=0.01mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8mol·L-1D.向c(Cd2+)=0.01mol·L-1的溶液中通入H2S氣體至飽和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)答案B解析Na2S溶液中存在電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A項(xiàng)正確;Na2S溶液中存在水解平衡:S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-,且第一步水解程度遠(yuǎn)大于第二步水解程度,Kh(S2-)=c(OH?)·c(HS?)c(S2?)=KwKa2(H2S)=1.0×10?1410?12.90=10-1.10,又c(HS-)一定小于0.01mol·L-1,則c(OH?)c(S2?)>10?1.1010?2>1,故c(OH-)>c(S2-),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題給條件可知,Ksp(FeS)>Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01mol·L-1的溶液中加入FeS,發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化:Cd2+(aq)+FeS(s)CdS(s)+Fe2+(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(Fe2+)c(Cd2+)=c(Fe2+)·c(S2?)c(Cd2+)·c(S2?)=Ksp(FeS)Ksp(CdS)=10?17.2010?26.10=108.90>105,反應(yīng)能進(jìn)行完全,最后所得溶液為CdS的飽和溶液,則溶液中c(Cd2+)=Ksp(CdS)=10-13.05mol·L-1<10-8mol·L-1,C項(xiàng)正確;向c(Cd2+)=0.01mol·L-1的溶液中通入H2S氣體至飽和,發(fā)生反應(yīng):Cd2++H22.(2024·湖北卷)CO2氣氛下,Pb(ClO4)2溶液中含鉛物種的分布如圖。縱坐標(biāo)(δ)為組分中鉛占總鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知c0(Pb2+)=2.0×10-5mol·L-1,pKa1(H2CO3)=6.4、pKa2(H2CO3)=10.3,pKA.pH=6.5時(shí),溶液中c(CO32?)<c(PbB.δ(Pb2+)=δ(PbCO3)時(shí),c(Pb2+)<1.0×10-5mol·L-1C.pH=7時(shí),2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(CO32?)+c(HCO3?)+D.pH=8時(shí),溶液中加入少量NaHCO3(s),PbCO3會(huì)溶解答案D解析由圖可知,pH=6.5時(shí)δ(Pb2+)>75%,c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)>1.5×10-5mol·L-1,此時(shí)體系中還沒(méi)有PbCO3(s),則Ksp(PbCO3)≥c(Pb2+)·c(CO32?),c(CO32?)≤Ksp(PbCO3)c(Pb2+)<10?12.11.5×10?5mol·L-1=23×10-7.1mol·L-1<1.5×10-5mol·L-1=c(Pb2+),A正確;δ(Pb2+)=δ(PbCO3)時(shí),體系中還存在Pb(OH)+,因此δ(Pb2+)=δ(PbCO3)<50%,則c(Pb2+)=c0(Pb2+)·δ(Pb2+)<1.0×10-5mol·L-1,B正確;由物料守恒可知,n(ClO4?)=2n(Pb2+)+2n[Pb(OH)+]+2n(PbCO3)+2n[Pb(CO3)22?],則n(ClO4?)>2n(Pb2+)+2n[Pb(OH)+]+2n[Pb(CO3)22?],故c(ClO4?)>2c(Pb2+)+2c[Pb(OH)+]+2c[Pb(CO3)22?],即2c(Pb2+)+c[Pb(OH)+]<2c(CO32?)+c(HCO3?)+c(ClO4?),C正確;pH=8時(shí),含Pb物種主要以PbCO3(s)形式存在,溶解PbCO3有兩種方式:將其轉(zhuǎn)化為Pb2+或Pb(CO3)22?,即使PbCO3Pb2++CO32?3.(2023·湖南卷)常溫下,用濃度為0.0200mol·L-1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定濃度均為0.0200mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定過(guò)程中溶液的pH隨η(η=V(標(biāo)準(zhǔn)溶液)A.Ka(CH3COOH)約為10-4.76B.點(diǎn)a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)C.點(diǎn)b:c(CH3COOH)<c(CH3COO-)D.水的電離程度:a<b<c<d答案D解析NaOH溶液和HCl、CH3COOH混酸反應(yīng)時(shí),先與強(qiáng)酸反應(yīng),然后再與弱酸反應(yīng),由滴定曲線可知,a點(diǎn)時(shí)NaOH溶液和HCl恰好完全反應(yīng)生成NaCl和水,CH3COOH未發(fā)生反應(yīng),溶質(zhì)成分為等物質(zhì)的量的NaCl和CH3COOH;b點(diǎn)時(shí)NaOH溶液反應(yīng)掉一半的CH3COOH,溶質(zhì)成分為NaCl、CH3COOH和CH3COONa,且物質(zhì)的量之比為2∶1∶1;c點(diǎn)時(shí)NaOH溶液與CH3COOH恰好完全反應(yīng),溶質(zhì)成分為等物質(zhì)的量的NaCl、CH3COONa;d點(diǎn)時(shí)NaOH過(guò)量,溶質(zhì)成分為NaCl、CH3COONa和NaOH,據(jù)此解答。A.由分析可知,a點(diǎn)時(shí)溶質(zhì)成分為NaCl和CH3COOH,c(CH3COOH)=0.0100mol·L-1,c(H+)=10-3.38mol·L-1,Ka(CH3COOH)=c(H+)·c(CH3COO?)c(CH3COOH)≈10?3.38×10?3.380.01=10-4.76,故A正確;B.a點(diǎn)溶液為等濃度的NaCl和CH3COOH混合溶液,存在物料守恒關(guān)系c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),故B正確;C.b點(diǎn)溶液中含有NaCl及等濃度的CH3COOH和CH3COONa,由于pH<7,溶液顯酸性,說(shuō)明CH3COOH的電離程度大于CH3COO-的水解程度,則c(CH3COOH)<c(CH3【核心整合】1.溶液中離子濃度的關(guān)系(1)明確三個(gè)“比較”①電離程度大于水解程度,如CH3COOH的電離程度大于CH3COO-的水解程度,所以等濃度的CH3COOH與CH3COO-溶液等體積混合后溶液顯酸性。②水解程度大于電離程度,如ClO-的水解程度大于HClO的電離程度,所以等濃度的HClO與ClO-溶液等體積混合后溶液顯堿性。③酸式鹽溶液的酸堿性主要取決于酸式酸根離子的電離程度和水解程度的相對(duì)大小。如NaHCO3溶液中,HCO3?的水解程度大于電離程度,故溶液顯(2)掌握三個(gè)“守恒”①電荷守恒:電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)與陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)相等。如Na2CO3溶液中的電荷守恒關(guān)系式c(Na+)+c(H+)=c(HCO3?)+c(OH-)+2c(CO②元素守恒(物料守恒):電解質(zhì)溶液中,由于某些離子能電離或水解,離子種類增多,但某些關(guān)鍵性的原子總是守恒的。如

物料守恒關(guān)系式:12c(Na+)=c(HCO3?)+c(CO32?)+c(H③質(zhì)子守恒:電解質(zhì)溶液中分子或離子得到或失去質(zhì)子(H+)的物質(zhì)的量相等。如Na2CO3溶液中按下圖分析可得質(zhì)子守恒關(guān)系式為c(OH-)=c(H+)+c(HCO3?)+2c(H2CO32.應(yīng)用舉例(1)單一溶液①Na2S溶液水解方程式:S2-+H2OHS-+OH-、HS-+H2OH2S+OH-;離子濃度大小關(guān)系:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+);電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-);元素守恒:c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)];質(zhì)子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)。②NaHS溶液水解方程式:HS-+H2OH2S+OH-;離子濃度大小關(guān)系:c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-);電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-);元素守恒:c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S);質(zhì)子守恒:c(OH-)+c(S2-)=c(H+)+c(H2S)。(2)混合溶液①等物質(zhì)的量濃度、等體積的CH3COOH、CH3COONa溶液水解方程式:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-;離子濃度大小關(guān)系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-);元素守恒:2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH);質(zhì)子守恒:c(CH3COO-)+2c(OH-)=c(CH3COOH)+2c(H+)。②CH3COOH、CH3COONa混合溶液呈中性離子濃度大小關(guān)系:c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-);電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)。③常溫下pH=2的CH3COOH與pH=12的NaOH等體積混合的溶液離子濃度大小關(guān)系:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)。④等物質(zhì)的量濃度、等體積的Na2CO3—NaHCO3混合溶液電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32?)+c(HCO3?)+c元素守恒:2c(Na+)=3[c(HCO3?)+c(CO32?)+c(H2質(zhì)子守恒:2c(OH-)+c(CO32?)=c(HCO3?)+3c(H2CO3)+2c離子濃度大小關(guān)系:c(Na+)>c(HCO3?)>c(CO32?)>c(OH-)>c【模擬預(yù)測(cè)】1.(2023·北京門頭溝一模)實(shí)驗(yàn)測(cè)得0.10mol·L-1NaHCO3溶液的pH隨溫度變化如圖。下列說(shuō)法正確的是()A.OM段隨溫度升高溶液的pH減小,原因是HCO3B.O點(diǎn)溶液和P點(diǎn)溶液中c(OH-)相等C.將N點(diǎn)溶液恢復(fù)到25℃,pH可能大于8.62D.Q點(diǎn)、M點(diǎn)溶液中均有c(CO32?)+c(HCO3?)+c(OH-)=c(Na+)+答案C解析水解吸熱,升高溫度,HCO3?的水解平衡向右移動(dòng),而根據(jù)圖像可知,M點(diǎn)之前升高溫度,溶液pH減小,主要原因是升溫促進(jìn)了水的電離,故A錯(cuò)誤;O點(diǎn)溶質(zhì)只有NaHCO3,P點(diǎn)溶質(zhì)有NaHCO3和Na2CO3,兩點(diǎn)溶液水解程度不同,且溫度不同,Kw不同,c(OH-)不相等,故B錯(cuò)誤;溫度升高后,碳酸氫鈉可能部分發(fā)生分解得到碳酸鈉,將N點(diǎn)溶液恢復(fù)到25℃,由于碳酸鈉的水解程度大于碳酸氫鈉,故溶液pH可能大于8.62,故C正確;Q點(diǎn)、M點(diǎn)溶液中均有電荷守恒:2c(CO32?)+c(HCO3?)+c(OH-)=c(Na+)+c2.(2024·浙江溫州質(zhì)檢)常溫下,用0.1mol·L-1氨水滴定10mL濃度均為0.1mol·L-1的HCl和CH3COOH的混合液,下列說(shuō)法不正確的是()A.在氨水滴定前,HCl和CH3COOH的混合液中c(Cl-)>c(CH3COO-)B.當(dāng)?shù)稳氚彼?0mL時(shí),c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CHC.當(dāng)?shù)稳氚彼?0mL時(shí),c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-)D.當(dāng)溶液呈中性時(shí),氨水滴入量大于20mL,c(NH4+)<c(Cl答案D解析HCl是強(qiáng)酸,CH3COOH是弱酸,濃度均為0.1mol·L-1時(shí),c(Cl-)>c(CH3COO-),A正確;滴入10mL氨水時(shí),NH3·H2O和CH3COOH的物質(zhì)的量相等,據(jù)元素守恒可得c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B正確;滴入20mL氨水時(shí),恰好完全反應(yīng),所得溶液為等濃度的NH4Cl和CH3COONH4的混合溶液,據(jù)電荷守恒可知c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),據(jù)元素守恒可得c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)+c(Cl-),聯(lián)立兩式可得c(CH3COOH)+c(H+)=c(NH3·H2O)+c(OH-),C正確;滴入20mL氨水時(shí),所得混合液呈酸性,若溶液呈中性,氨水滴入量要大于20mL,結(jié)合電荷守恒關(guān)系c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(CH3COO-)+c(OH-),溶液呈中性時(shí),c(H+)=c(OH-),得c(NH4+)=c(Cl-)+c(CH3COO-),3.常溫下,用0.1mol·L-1NaOH溶液滴定10mL濃度均為0.1mol·L-1的HCl和NH4Cl的混合液,下列說(shuō)法不正確的是()A.當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液10mL時(shí),c(Na+)+c(NH4+)<c(ClB.當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液15mL時(shí),2c(NH3)+2c(NH3·H2O)+2c(NH4+)=3c(NaC.當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液15mL時(shí),c(NH4+)>c(NH3·HD.當(dāng)溶液呈中性時(shí),NaOH溶液滴入量小于20mL,c(Na+)+c(NH4+)=c(Cl答案B解析當(dāng)加入NaOH溶液10mL時(shí),n(NaOH)=n(HCl)=n(NH4Cl),NaOH與HCl恰好發(fā)生中和反應(yīng)生成NaCl、H2O,n(NaCl)=n(NH4Cl),在溶液中NH4+會(huì)部分發(fā)生水解反應(yīng)生成NH3·H2O,根據(jù)元素守恒可知c(Na+)+c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl-),故c(Na+)+c(NH4+)<c(Cl-),A正確;當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液15mL時(shí),各種物質(zhì)的物質(zhì)的量關(guān)系:2n(NaOH)=3n(HCl)=3n(NH4Cl),HCl完全反應(yīng)生成NaCl,NH4Cl也有一半與NaOH反應(yīng)生成NaCl、NH3·H2O,溶液為NaCl、NH4Cl、NH3·H2O的混合溶液,N元素在溶液中存在微粒有NH3、NH4+、NH3·H2O,由于溶液的體積相同,根據(jù)元素守恒可知3c(NH3)+3c(NH3·H2O)+3c(NH4+)=2c(Na+),B錯(cuò)誤;當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液15mL時(shí),HCl完全與NaOH溶液反應(yīng)消耗10mL,剩余5mLNaOH溶液與NH4Cl反應(yīng),只有一半NH4Cl反應(yīng),得到的溶液中NH4Cl、NH3·H2O的濃度相等,由于NH3·H2O的電離程度大于NH4+的水解程度,所以微粒濃度:c(NH4+)>c(NH3·H2O),C正確;若NaOH溶液滴入量為20mL,HCl、NH4Cl恰好反應(yīng)生成NaCl、NH3·H2O的混合溶液,NH3·H2O電離產(chǎn)生OH-,使溶液顯堿性,因此要使溶液顯中性,NaOH溶液滴入量應(yīng)小于20mL,溶液中電荷守恒關(guān)系為c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),由于溶液顯中性,c(H+)=c(OH4.(2023·江蘇百校聯(lián)考)室溫下用0.1mol·L-1NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液體積變化和H2O揮發(fā)可忽略,溶液中含硫物種的濃度c總=c(H2SO3)+c(HSO3?)+c(SO32?)。H2SO3的電離常數(shù)分別為Ka1=1.54×10A.NaOH溶液吸收SO2所得到的溶液中:c(SO32?)>c(HSO3?)>c(HB.NaOH完全轉(zhuǎn)化為NaHSO3時(shí),溶液中:c(H+)+c(SO32?)=c(OH-)+c(H2SOC.NaOH完全轉(zhuǎn)化為Na2SO3時(shí),溶液中:c(Na+)>c(SO32?)>c(OH-)>c(HSD.NaOH溶液吸收SO2,c總=0.1mol·L-1溶液中:c(H2SO3)>c(SO3答案C解析由電離常數(shù)可知,亞硫酸氫根離子的水解常數(shù)Kh(HSO3?)=KwKa1=1.0×10?141.54×10?2<Ka2,說(shuō)明亞硫酸氫根離子在溶液中的電離程度大于其水解程度,亞硫酸氫鈉溶液呈酸性。氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫可能得到亞硫酸氫鈉溶液,由分析可知,亞硫酸氫根離子在溶液中的電離程度大于其水解程度,溶液中c(HSO3?)>c(SO32?)>c(H2SO3),故A錯(cuò)誤;亞硫酸氫鈉溶液中存在質(zhì)子守恒關(guān)系:c(H+)+c(H2SO3)=c(OH-)+c(SO32?),故B錯(cuò)誤;亞硫酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽,亞硫酸根離子在溶液中分步水解,以第一步水解為主,則溶液中離子濃度的大小順序?yàn)閏(Na+)>c(SO32?)>c(OH-)>c(HSO3?),故C正確;c總=0.1mol5.(2024·河北滄州質(zhì)檢)室溫下,向20mL0.1mol·L-1醋酸溶液中滴加0.05mol·L-1Ba(OH)2溶液,混合溶液的溫度和pOH隨Ba(OH)2溶液加入體積的變化如圖所示。已知pOH=-lgc(OH-),下列說(shuō)法正確的是()A.若V1=10mL,a點(diǎn)溶液中,c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Ba2+)B.V2時(shí),x<7C.c點(diǎn)溶液中:c(CH3COO-)>2c(Ba2+)D.水的電離程度:a<b<c答案B解析A.若V1=10mL,此時(shí)原醋酸溶液被中和一半,a點(diǎn)溶質(zhì)為物質(zhì)的量之比2∶1的CH3COOH和Ba(CH3COO)2,根據(jù)物料守恒可知c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=4c(Ba2+),錯(cuò)誤;B.V2時(shí)溫度最高,此時(shí)b點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)為Ba(CH3COO)2,溶液呈堿性,pOH=x<7,正確;C.根據(jù)電荷守恒可知2c(Ba2+)+c(