1、溶液中粒子浓度的比较一、三大守恒1.物料守恒(原子守恒)在电解质溶液中,由于某些离子能够水解,粒子种类增多,但这些粒子所含某些原子的总数始终不变,符合原子守恒。如NaHCO3溶液中,n(Na+)n(C)=11,因HC水解:HC+H2OH2CO3+OH-以及HC电离:HCH+C,碳元素的存在形式有3种,即HC、H2CO3、C,由n(Na+)n(C)=11,得c(Na+)=c(HC)+c(C)+c(H2CO3)。2.电荷守恒在电解质溶液中,阳离子的电荷总数与阴离子的电荷总数相等,即溶液呈电中性。如NaHCO3溶液中有Na+、H+、HC、C、OH-,存在如下关系:n(Na+)+n(H+)=n(HC)
2、+2n(C)+n(OH-),推出c(Na+)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-)。(因C带2个单位负电荷,所以其所带电荷数为其离子数的2倍)3.质子守恒电解质溶液中,电离、水解等过程中得到的质子(H+)数等于失去的质子(H+)数。如NaHCO3溶液中:即有c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(C)另外,质子守恒式可以由电荷守恒式和物料守恒式推导得出。以KHS溶液为例,电荷守恒式为c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),物料守恒式为c(K+)=c(HS-)+c(S2-)+c(H2S),由-消去没有参与变化的K+得质子守恒式c(H+)+c(H2S
3、)=c(OH-)+c(S2-)。二、比较溶液中粒子浓度大小的三大类型1.单一溶液中各离子浓度的比较(1)多元弱酸溶液:多元弱酸分步电离,电离程度逐级减弱。如H3PO4溶液中:c(H+)c(H2P)c(HP)c(P)。(2)多元弱酸的正盐溶液:多元弱酸的酸根离子分步水解,水解程度逐级减弱。如在Na2CO3溶液中:c(Na+)c(C)c(OH-)c(HC)。2.混合溶液中各离子浓度的比较混合溶液要综合分析电离、水解等因素。如在0.1 molL-1NH4Cl溶液和0.1 molL-1的氨水混合溶液中,各离子浓度大小的顺序为c(N)c(Cl-)c(OH-)c(H+)。3.不同溶液中同一离子浓度的比较不
4、同溶液要看溶液中其他离子对该离子的影响。如在相同物质的量浓度的下列溶液中:NH4Cl;CH3COONH4;NH4HSO4,c(N)由大到小的顺序为。三、比较溶液中粒子浓度大小的解题流程【典例1】 (2019江苏高考改编)室温下,反应HC+H2OH2CO3+OH-的平衡常数K=2.210-8。将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取废渣中的ZnO。若溶液混合引起的体积变化可忽略,室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是()A.0.2 molL-1氨水:c(NH3H2O)c(N)c(OH-)c(H+)B.0.2 molL-1NH4HCO3溶液(pH7):c(N)c(HC)c(N
5、H3H2O)c(H2CO3)C.0.2 molL-1氨水和0.2 molL-1NH4HCO3溶液等体积混合:c(N)+c(NH3H2O)=c(H2CO3)+c(HC)+c(C)D.0.6 molL-1氨水和0.2 molL-1NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3H2O)+c(C)+c(OH-)=0.3 molL-1+c(H2CO3)+c(H+)【解析】选D。A项,氨水中存在:NH3H2ON+OH-,H2OH+OH-,氨水中NH3H2O的电离是少量的,所以主要以NH3H2O分子存在,两个电离方程式中均有OH-,所以c(OH-)c(N),错误;B项,NH4HCO3溶液显碱性,说明HC的水解程度
6、大于N的水解,所以c(N)c(HC),HC水解:HC+H2OH2CO3+OH-,N水解:N+H2ONH3H2O+H+,前者水解程度大,则c(H2CO3) c(NH3H2O),错误;C项,由物料守恒,n(N)n(C) =21,则有c(N)+c(NH3H2O)=2c(H2CO3) +c(HC)+c(C),错误;D项,由物料守恒,n(N)n(C)=41,则有c(N)+c(NH3H2O)= 4c(H2CO3)+c(HC)+c(C),由电荷守恒:c(N)+c(H+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-),结合消去c(N),得:c(NH3H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HC)
7、+2c(C),0.2 molL-1NH4HCO3与氨水等体积混合后,c(NH4HCO3)=0.1 molL-1,由碳原子守恒有,c(H2CO3)+c(HC)+c(C)=0.1 molL-1,将等式两边各加一个c(C),则有c(NH3H2O) +c(OH-) +c(C)=c(H+)+c(H2CO3)+3c(H2CO3)+3c(HC)+3c(C),将代入中得,c(NH3H2O)+c(OH-)+c(C)=c(H+)+c(H2CO3)+0.3 molL-1,正确。【典例2】用0.1 molL-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20 mL、浓度均为0.1 molL-1的HCl溶液和HX溶液,溶液的pH随加
8、入NaOH溶液体积变化如图。下列说法中正确的是()A.HX为强酸B.M点c(HX)(X-)且有c(Na+)=c(X-)+c(HX)D.P点c(Cl-)=0.05 molL-1【解析】选C。A项,根据图象知,滴定开始时HCl的浓度为0.1 molL-1,pH=1,完全电离为强酸,则HCl的滴定曲线为含P点的曲线,那么含M、N点的曲线为HX的滴定曲线,0.1 molL-1的HX溶液的pH=5,说明HX部分电离,为弱酸,错误;B项,M点NaOH溶液V=10.00 mL,溶液中的溶质为等浓度的NaX和HX混合溶液,pH7溶液呈碱性,说明水解大于电离,即M点c(HX)c(X-),错误;C项,N点NaOH
9、溶液V=20.00 mL,溶液中的溶质为NaX,X在溶液中存在形式有:HX、X-,根据物料守恒得c(Na+)=c(HX)+c(X-),正确;D项,P点c(Cl-)=0.067 (molL-1),错误。1.(双选)下列说法正确的是()A.常温下,pH为1的0.1 molL-1 HA溶液与0.1 molL-1 NaOH溶液恰好完全反应时,溶液中一定存在:c(Na+)=c(A-)c(OH-)=c(H+)B.相同浓度的CH3COONa和NaClO溶液混合后,溶液中各离子浓度的大小关系为c(Na+)c(ClO-)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)C.pH=1的NaHSO4溶液中c (H+)=2
10、c (S)+ c (OH-)D.常温下,pH=7的CH3COONa和CH3COOH混合溶液中:c (CH3COO-)=c(Na+) c (CH3COOH) c (H+)=c (OH-)【解析】A、D。常温下,pH为1的0.1 molL-1 HA溶液中,c(H+)=0.1 molL-1,则HA为强酸溶液,与0.1 molL-1 NaOH溶液恰好完全反应时,溶液中溶质为强电解质NaA,c(Na+)=c(A-),溶液呈中性,c(OH-)和 c(H+)来自水且c(OH-)=c(H+) ,故A正确;相同浓度时酸性:CH3COOHHClO,即CH3COOH电离程度大于HClO,即c(CH3COO-) c(
11、ClO-);相同浓度的CH3COONa和NaClO溶液混合后,水解程度:CH3COONa c(ClO-),故B错误;pH=1的NaHSO4溶液中含有Na+、S、H+、OH-,电荷守恒式为c(Na+)+c (H+)=2c (S)+c (OH-),故C错误;pH=7,溶液呈中性,c (H+) =c (OH-),则(CH3COO-)=c(Na+),CH3COONa和CH3COOH混合溶液,c (CH3COO-) c (CH3COOH),溶液中各离子浓度的大小关系为c (CH3COO-)=c(Na+) c (CH3COOH)c (H+) = c (OH-),故D正确。2.25时,分别向20.00 mL
12、 0.100 0 molL-1的氨水、醋酸铵溶液中滴加0.100 0 molL-1的盐酸,溶液pH与加入盐酸体积的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A.M点溶液中:c(OH-)c(N)c(NH3H2O)c(H+)B.N点溶液中:c(N)c(Cl-)c(NH3H2O)c(OH-)C.P点溶液中:c(N)2c(CH3COO-)+c(NH3H2O)D.Q点溶液中:2c(Cl-)=c(CH3COOH)+c(N)【解析】选B。一水合氨是弱电解质,电离程度较小,一水合氨电离导致溶液呈碱性,水还电离出氢氧根离子,则存在c(NH3H2O)c(OH-)c(N)c(H+),故A错误;N点溶液中溶质为等物质的量
13、浓度的一水合氨、氯化铵,混合溶液呈碱性,说明一水合氨电离程度大于铵根离子水解程度,但是其电离和水解程度都较小,则存在c(N)c(Cl-)c(NH3H2O)c(OH-),故B正确;P点溶液中溶质为等物质的量浓度的氯化铵、醋酸铵和醋酸,溶液中存在物料守恒c(N)+c(NH3H2O)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Cl-),存在电荷守恒c(N)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-),溶液呈酸性,则c(H+)c(OH-),c(N)c(CH3COO-)+0.5c(N)+0.5c(NH3H2O),即0.5c(N)c(CH3COO-)+0.5c(NH3H2O),所
14、以c(N)B.c(HC)的大小关系为:C.将溶液蒸干灼烧只有不能得到对应的固体物质D.既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应【解析】选A。由于中N与HC互相促进水解,故c(HC):,c(C)也是:,B错误;将各溶液蒸干后都分解,得不到原来的物质,C错误;Na2CO3只能与盐酸反应,而与NaOH溶液不反应,D错误;A项:N与C水解相互促进,c(C):,HC既水解又电离,水解程度大于电离程度,c(C):c(A-)c(H+)c(HA)【解析】选A。A项中a点pH=pKa=3,所以c(A-)=c(HA),根据电荷守恒,可知A项正确;B项,a点溶质为HA、NaA,水电离c(OH-)=10-11,b点溶质为NaOH、NaA,水电离c(H+)10-11;C项,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),可知c(Na+)c(A-)c(OH-)c(HA)c(H+),D项错误。
