【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第一册--3.3.4 溶液中的粒子浓度 讲义

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第4课时　溶液中的粒子浓度
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课程标准
课标解读
能根据电解质的电离、弱离子的水解，判断溶液中微粒种类及离子浓度关系。
利用平衡思想和守恒关系等认知模型，分析溶液中离子浓度的关系。（证据推理与模型认知）

知识精讲

知识点01 溶液中离子浓度的大小比较
1．不同溶液中同一离子浓度的大小比较
相同物质的量浓度的a.NH4Cl溶液，b.CH3COONH4溶液，c.NH4HSO4溶液，c中H＋对NH水解有_______作用，b中CH3COO－的水解对NH水解有_______作用，所以三种溶液中c(NH)由大到小的顺序是__________。
2．弱酸溶液中离子浓度的大小比较
(1)CH3COOH溶液中存在的平衡有：CH3COOHH＋＋CH3COO－，H2OH＋＋OH－，溶液中微粒有___________________________________，由于CH3COOH电离程度小，且H2O的电离程度更小，所以溶液中微粒浓度由大到小的顺序(H2O除外)是___________________________________。
(2)碳酸溶液中存在平衡有：CO2+H2OH2CO3，H2CO3HCO＋H＋，HCOH＋＋CO，H2OH＋＋OH－。碳酸溶液中存在的微粒有________________________________________。
碳酸是弱酸，第一步电离很微弱，第二步电离更微弱。推测其溶液中粒子浓度由大到小的顺序(水分子和CO2分子除外)是________________________________________。
3．单一溶液中离子浓度大小的比较
(1)氯化铵溶液
①NH4Cl溶液中的电离、水解过程。
电离：NH4Cl===NH＋Cl－、H2OH＋＋OH－。
水解：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋。
判断溶液中存在的离子有______________________________。
②NH4Cl溶液中离子浓度由大到小的顺序是______________________________。
(2)碳酸钠溶液
①Na2CO3溶液中的电离、水解过程。
电离：Na2CO3===2Na＋＋CO、H2OH＋＋OH－。
水解：CO＋H2OHCO＋OH－、HCO＋H2OH2CO3＋OH－。
溶液中存在的离子有________________________________________。
②溶液中离子浓度由大到小的顺序是___________________________________。
(3)碳酸氢钠溶液
①电离过程有NaHCO3===Na＋＋HCO、HCOH＋＋CO、H2OH＋＋OH－。
水解过程有HCO＋H2OH2CO3＋OH－。
溶液中存在的离子有___________________________________。
②溶液中离子浓度由大到小的顺序是________________________________________。
4．混合溶液中离子浓度大小的比较
(1)物质的量浓度相同的NaOH溶液、CH3COOH溶液等体积混合
反应的化学方程式：NaOH＋CH3COOH===CH3COONa＋H2O；
溶液中存在的离子有______________________________；
其浓度由大到小的顺序是________________________________________。
(2)物质的量浓度相同的NaOH溶液、NH4Cl溶液等体积混合
反应的化学方程式：NH4Cl＋NaOH===NH3·H2O＋NaCl；
溶液中存在的离子有______________________________；
其浓度由大到小的顺序是___________________________________。
(3)物质的量浓度相同的NH4Cl溶液、氨水等体积混合
混合后不发生反应，溶液中的溶质为____________________，溶液呈_____性；
溶液中存在的离子有____________________；其浓度由大到小的顺序是_________________________。
【即学即练1】将pH＝4的盐酸与pH＝10的氨水等体积混合
(1)混合后溶液中的溶质是________，呈________性。
(2)溶液中离子浓度由大到小的顺序是________________________________。

知识点02 用三大守恒规律推断离子浓度关系
1．三大守恒规律
(1)电荷守恒规律
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＋、CO、H＋、OH－、HCO，它们存在如下关系：
_____________________________________________
(2)物料守恒规律
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CO能水解，故碳元素以CO、HCO、H2CO3三种形式存在，它们之间的守恒关系式为：
________________________________________
(3)质子守恒规律
质子守恒是依据水的电离平衡：H2OH＋＋OH－得到的，水电离产生的H＋和OH－的物质的量总是相等的，无论在溶液中由水电离出的H＋和OH－以什么形式存在。如在Na2CO3溶液中有关系式：
_____________________________________________
一般质子守恒由电荷守恒、物料守恒整合得来。
2．常见溶液的守恒关系式
（1）CH3COONa溶液：
物料守恒：_______________________________________
电荷守恒：_______________________________________
质子守恒：_______________________________________
（2）NH4Cl溶液：
物料守恒：_______________________________________
电荷守恒：_______________________________________
质子守恒：_______________________________________
（3）Na2CO3溶液：
物料守恒：_______________________________________
电荷守恒：_______________________________________
质子守恒：_______________________________________
（4）NaHCO3溶液：
物料守恒：_______________________________________
电荷守恒：_______________________________________
质子守恒：_______________________________________
【即学即练2】在0.1 mol·L－1 K2S溶液中，下列关系正确的是______________。
①c(K＋)>c(S2－)>c(OH－)>c(HS－)>c(H＋)
②c(K＋)＝0.2 mol·L－1
③c(S2－)＝0.1 mol·L－1
④c(K＋)＋c(H＋)＝2c(S2－)＋c(OH－)＋c(HS－)
⑤c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)＝0.1 mol·L－1
⑥c(OH－)＝c(H＋)＋c(HS－)＋2c(H2S)

能力拓展

考法01 溶液中离子浓度的大小比较
1．溶液中离子浓度大小比较的方法和思路
（1）确定溶液中溶质的成分和浓度大小。
（2）分析溶液中存在的过程，包括：
电离过程（完全电离和部分电离）、弱电解质离子的水解过程、水的电离。
（3）找出溶液中存在的离子。
（4）分析电离、水解等过程进行的程度大小，比较离子浓度大小。
如NH4Cl溶液中溶液中，存在的过程有：
电离：NH4Cl = NH＋Cl－ H2OH＋＋OH－（微弱）
水解：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋（微弱）
溶液中存在的离子有：NH、Cl－、H＋、OH－。
其中，由于NH4Cl完全电离，c(NH)、c(Cl-)显著大于c(H＋)、c(OH－)。
由于有少量NH发生水解，因此c(NH)c(OH－)，因此NH4Cl溶液中离子浓度大小顺序是：c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
2．溶液中的过程分析
（1）弱电解质的电离过程
①大多数弱电解质的电离程度较小，一般情况下，水的电离程度最小。
②多元弱酸的电离程度逐步减小，因此产生的离子的浓度也是逐步减小的。
（2）弱电解质离子的水解过程
①单一弱电解质离子的水解程度一般都很小。
②同一弱电解质的电离程度比其对应的弱电解质离子的水解程度要大。
③多元弱酸根离子（如CO32-）的第一步水解大于第二步水解，且第二步的水解程度一般大于水的电离程度。
④多元弱酸的酸式酸根离子（如HCO3-），既要发生水解，又要发生电离，因此要比较水解程度和电离程度的相对大小。
若水解程度大于电离程度，溶液呈碱性，如HCO3-、HS-；若电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，如HSO3-。
【典例1】在氯化铵溶液中，下列关系式正确的是(　　)
A．c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)
B．c(NH)>c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)
C．c(Cl－)＝c(NH)>c(H＋)＝c(OH－)
D．c(NH)＝c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)

考法02 溶液中的守恒问题
溶液中的守恒问题包括：物料守恒、电荷守恒和质子守恒。
1．物料守恒
在溶液中，溶质以分子和离子的形式存在，溶质分子和离子的物质的量浓度之和等于该溶质的物质的量浓度。
如0.1mol·L-1的CH3COONa溶液，c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)=0.1mol·L-1。
2．电荷守恒
同一溶液中，溶液呈电中性，因此正电荷总数与负电荷总数相等。
如Na2CO3溶液，c(Na+)+c(H+)=c(CO32-)×2+c(HCO3-)+c(OH-)。
注意：电荷总数=离子浓度（或物质的量）×离子所带电荷数。
3．质子守恒
弱电解质离子在溶液中发生水解，弱电解质离子结合水电离出的H+或OH-，使溶液中的c(H+)≠c(OH-)。但在溶液中，水电离出的H+浓度和OH-浓度总是相等的。
如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下：

由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示：c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)。
质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
【典例2】物质的量浓度都为0.1 mol·L－1的CH3COOH与NaOH溶液等体积混合后，下列关系式不正确的是(　　)
A．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)
B．c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(H＋)>c(OH－)
C．c(OH－)＝c(H＋)＋c(CH3COOH)
D．c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝c(Na＋)

分层提分

题组A 基础过关练
1．HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸，在0.1 mol·L－1 NaA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－)
2．t ℃时，某浓度氯化铵溶液的pH＝4，下列说法中一定正确的是(　　)
A．由水电离出的氢离子浓度为10－10 mol·L－1
B．溶液中c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
C．溶液中c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)
D．溶液中c(NH3·H2O)＋c(NH)＝c(Cl－)＋c(OH－)
3．MOH强碱溶液和等体积、等浓度的HA弱酸溶液混合后，溶液中有关离子的浓度应满足的关系是(　　)
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－)
4．常温下，将甲酸与NaOH溶液混合，所得溶液的pH＝7，则此溶液中(　　)
A．c(HCOO－)>c(Na＋)
B．c(HCOO－) C．c(HCOO－)＝c(Na＋)
D．无法确定c(HCOO－)与c(Na＋)的大小关系
5．在25 ℃时，pH＝11的NaOH溶液与pH＝3的CH3COOH溶液等体积混合后，下列关系式中正确的是(　　)
A．c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)
B．c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)
C．c(Na＋)>c(CH3COO－)>c(OH－)>c(H＋)
D．c(CH3COO－)>c(Na＋)>c(H＋)>c(OH－)
6．下列表示0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液中有关微粒浓度(mol·L－1)的关系式中，不正确的是(　　)
A．c(Na＋)>c(HCO)>c(CO)>c(H＋)>c(OH－)
B．c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3)＝0.1 mol·L－1
C．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋2c(CO)＋c(OH－)
D．c(Na＋)＝c(HCO)＋c(CO)＋c(H2CO3)
7．某酸式盐NaHY的水溶液c(OH－)>c(H＋)，下列叙述正确的是(　　)
A．H2Y的电离方程式：H2Y2H＋＋Y2－
B．HY－的水解方程式：HY－＋H2OH3O＋＋Y2－
C．该酸式盐溶液中离子浓度关系：c(Na＋)>c(HY－)>c(OH－)>c(H＋)
D．该酸式盐溶液中离子浓度关系：c(Na＋)>c(Y2－)>c(HY－)>c(OH－)>c(H＋)
8．25 ℃时，浓度均为0.2 mol·L－1的NaHCO3和Na2CO3溶液中，下列判断不正确的是(　　)
A．均存在电离平衡和水解平衡 B．存在的粒子种类相同
C．c(OH－)前者大于后者 D．分别加入NaOH固体，恢复到原温度，c(CO)均增大
9．0.2 mol·L－1的CH3COOK与0.1 mol·L－1的盐酸等体积混合后，溶液中下列粒子的物质的量关系正确的是(　　)
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(CH3COO－)>c(Cl－)>c(CH3COOH)>c(H＋)
10．用0.10 mol·L－1的盐酸滴定0.10 mol·L－1 的氨水，滴定过程中不可能出现的结果是(　　)
A．c(NH)>c(Cl－)，c(OH－)>c(H＋) B．c(NH)＝c(Cl－)，c(OH－)＝c(H＋)
C．c(Cl－)>c(NH)，c(OH－)>c(H＋) D．c(Cl－)>c(NH)，c(H＋)>c(OH－)
11．在25 ℃时，将pH＝11的NaOH溶液与pH＝3的CH3COOH溶液等体积混合后，下列关系式中正确的是(　　)
A．c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)
B．c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)
C．c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)
D．c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)
12．在标准状况下，将22.4 L的CO2气体通入到含1 mol NaOH的溶液中，溶质为________，离子种类有____________________________，其浓度大小顺序为_________________________。

题组B 能力提升练
1．已知0.1 mol·L－1的二元酸H2A溶液的pH＝4.0，则下列说法中正确的是(　　)
A．在Na2A、NaHA两溶液中，离子种类不相同
B．在溶质物质的量相等的Na2A、NaHA两溶液中，阴离子总数相等
C．在NaHA溶液中一定有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HA－)＋2c(A2－)＋c(OH－)
D．在Na2A溶液中一定有c(Na＋)>c(A2－)>c(H＋)>c(OH－)
2．25 ℃时，将稀氨水逐滴加入到稀硫酸中，当溶液的pH＝7时，下列关系正确的是(　　)
A．c(NH)＝c(SO) B．c(NH)＞c(SO)
C．c(NH)＜c(SO) D．c(OH－)＋c(SO)＝c(H＋)＋c(NH)
3．25 ℃时，将一定浓度的盐酸和一定浓度的氨水按2∶1的体积比混合，若混合溶液中c(NH)＝c(Cl－)，则溶液的pH(　　)
A．大于7 B．小于7 C．等于7 D．无法确定
4．向体积为Va的0.05 mol·L－1CH3COOH溶液中加入体积为Vb的0.05 mol·L－1KOH溶液，下列关系错误的是(　　)
A．Va>Vb时：c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)>c(K＋)
B．Va＝Vb时：c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(OH－)
C．Vac(K＋)>c(OH－)>c(H＋)
D．Va与Vb任意比时：c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)
5．25 ℃时，将0.01 mol CH3COONa和0.002 mol HCl溶于水，形成1 L混合溶液。回答下列问题：
(1)该溶液中存在着三个平衡体系，用电离方程式或离子方程式表示：
①_________________________________________________；
②_________________________________________________；
③_________________________________________________。
(2)溶液中共有________种不同的粒子(指分子和离子)。
(3)在这些粒子中，浓度为0.01 mol·L－1的是______，浓度为0.002 mol·L－1的是________。
(4)________和________两种粒子物质的量之和等于0.01 mol。

题组C 培优拔尖练
1．草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性，在0.1 mol/L KHC2O4溶液中，下列关系正确的是(　　)
A．c(K＋)＋c(H＋)＝c(HC2O)＋c(OH－)＋c(C2O)
B．c(HC2O)＋ c(C2O)＝0.1 mol/L
C．c(C2O)＜c(H2C2O4)
D．c(K＋)＝c(H2C2O4)＋c(HC2O)＋c(C2O)
2．室温下，0.1 mol·L－1某一元酸(HA)溶液的pH＝3。下列叙述正确的是(　　)
A．该溶液中：c2(H＋)≠c(H＋)·c(A－)＋Kw
B．pH＝3的HA溶液与pH＝11的NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)
C．浓度均为0.1 mol·L－1的HA和NaA溶液等体积混合，所得溶液中：c(A－)>c(HA)>c(Na＋)>c(OH－)>c(H＋)
D．0.1 mol·L－1 HA溶液与0.05 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：2c(H＋)＋c(HA)＝c(A－)＋2c(OH－)
3．已知某溶液中存在OH－、H＋、NH、Cl－四种离子，某同学推测其离子浓度大小顺序有如下四种关系：
①c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－) ②c(Cl－)>c(NH)>c(OH－)>c(H＋)
③c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋) ④c(Cl－)>c(H＋)>c(NH)>c(OH－)
填写下列空白：
(1)若溶液中只溶解了一种溶质，则该溶质是________，上述四种离子浓度的大小顺序为________(填序号)。
(2)若上述关系中③是正确的，则溶液中的溶质为________________；若上述关系中④是正确的，则溶液中的溶质为________________________。
(3)若该溶液是由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成，且恰好呈中性，则混合前c(HCl)______c(NH3·H2O)(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)，混合前酸中c(H＋)和碱中c(OH－)的关系为c(H＋)______c(OH－)。
4．现有25 ℃时0.1 mol·L－1的氨水，请回答以下问题：
(1)若向氨水中加入少量硫酸铵固体，此时溶液中________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)若向氨水中加入稀硫酸，使其恰好中和，写出反应的离子方程式：______________________；所得溶液的pH________7(填“>”、“<”或“＝”)，用离子方程式表示其原因：_____________________________。
(3)若向氨水中加入稀硫酸至溶液的pH＝7，此时c(NH)＝a mol·L－1，则c(SO)为________。
5．某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是：
H2A===H＋＋HA－　HA－H＋＋A2－
完成以下问题：
(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的NaHA溶液pH＝2，则0.1 mol·L－1的H2A溶液中氢离子的物质的量浓度_________0.11 mol·L－1(填“＞”、“＝”或“＜”)。