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- 2021-08-23 发布
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课时作业18 溶液中离子浓度大小比较及三大守恒规律
11
基础训练
1.(2019年延边一中模拟)关于0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液,下列说法正确的是( )
A.溶质水解反应:HCO3-+H2O===H3O++CO32-
B.离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+c(CO32-)
C.微粒浓度关系:c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-)
D.微粒浓度关系:c(Na+)=2c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)
解析:溶质水解反应的方程式为HCO3-+H2OH2CO3+OH-,A错误;根据电荷守恒可知离子浓度关系:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),B错误;由于碳酸氢根的水解程度大于电离程度,溶液显碱性,则微粒浓度关系为c(Na+)>c(HCO3-)>c(H2CO3)>c(CO32-),C正确;根据物料守恒可知微粒浓度关系:c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-),D错误。
答案:C
2.(2019年江西二模)已知常温下浓度为0.1 mol/L的几种溶液的pH如下表。下列有关说法正确的是( )
溶质
pH
NaF
7.5
Na2CO3
11.6
NaClO
9.7
NaHCO3
8.3
A.同温度同浓度下,酸由强到弱的顺序为:HF>H2CO3>HClO
B.水解方程式:F-+H2OHF+OH-的平衡常数为1×10-13
C.将CO2通入0.1 mol/L Na2CO3溶液至溶液呈中性,则溶液中:2c(CO32-)+c(HCO3-)=0.1 mol/L
D.等物质的量的NaF和HF混合溶液中粒子浓度大小关系为:c(HF)>c(Na+)>c(F-)>c(H+)>c(OH-)
解析:相同温度下,相同浓度的强碱弱酸盐的碱性越大,说明弱酸根的水解程度越大,对应的酸越弱,则酸由强到弱的顺序为:HF>H2CO3>HClO,故A正确;常温下0.1 mol
11
NaF的pH=7.5,水解方程式:F-+H2OHF+OH-的平衡常数K===1×10-12,故B错误;溶液存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)=0.2 mol/L,故C错误;等物质的量的NaF和HF混合溶液中HF的电离大于F-的水解,溶液显酸性,则溶液中粒子浓度大小关系为:c(F-)>c(Na+)>c(HF)>c(H+)>c(OH-),故D错误。
答案:A
3.(2019年宁夏固原一中高三月考)下列关于电解质溶液的叙述正确的是( )
A.常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中:
c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)=c(OH-)
B.常温下pH=11的NaOH溶液与pH=3醋酸溶液等体积混合,滴入石蕊溶液呈红色
C.在pH相同的盐酸和氯化铵溶液中水的电离程度相同
D.向0.1mol·L-1的氨水中加入少量硫酸铵固体,则溶液中增大
解析:A. 常温下,pH=7的NH4Cl与氨水的混合溶液中根据电荷守恒可知c(Cl-)=c(NH4+)>c(H+)=c(OH-),A错误;pH=11的NaOH溶液的浓度是0.001 mol·L-1,pH=3的醋酸溶液浓度大于0.001 mol·L-1,二者等体积混合醋酸过量溶液显酸性,滴入石蕊溶液呈红色,B正确;在pH相同的盐酸和氯化铵溶液中水的电离程度不相同,前者抑制水的电离,后者促进水的电离,C错误;D. 向0.1 mol·L-1的氨水中加入少量硫酸铵固体,铵根浓度增大抑制氨水电离,一水合氨浓度增大,氢氧根浓度减小,则溶液中减小,D错误。
答案:B
4.常温下a mol·L-1 CH3COOH稀溶液和b mol·L-1 KOH稀溶液等体积混合,下列判断一定错误的是( )
A.若c(K+)>c(CH3COO-),a>b
B.若c(OH-)>c(H+),a=b
C.若c(OH-)=c(H+),a>b
D.若c(K+)<c(CH3COO-),a<b
解析:CH3COOH与KOH发生反应:CH3COOH+KOH===CH3COOK+H2O,无论是否过量,由电荷守恒均有:c(K+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),若c(K+)c(OH-),
11
一定有a>b,D项错误。
答案:D
5.关于浓度均为0.1 mol/L的三种溶液:①氨水 ②盐酸 ③氯化铵溶液,下列说法不正确的是( )
A.c(NH4+):③>①
B.水电离出的c(H+):②>①
C.①和②等体积混合后的溶液:
c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
D.①和③等体积混合后的溶液:
c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
解析:NH3·H2O部分电离产生NH4+,NH4Cl完全电离产生NH4+,所以c(NH4+):③>①;氨水和盐酸都抑制水的电离,但盐酸中c(H+)大于氨水中c(OH-),所以水电离出的c(H+):①>②;①和②等体积混合后恰好反应生成NH4Cl,由水电离出的c(H+)和c(OH-)相等,则有c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O);①和③等体积混合后,由氨水的电离程度大于NH4Cl的水解程度,故有c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。
答案:B
6.(2019年天津市六校联考)下列叙述正确的是( )
A.10 mL0.1 mol·L-1醋酸中加入几滴1 mol·L-1H2SO4后,c(CH3COOH)/c(H+)增大
B.常温下pH=2的H2SO4与pH=13的NaOH溶液混合,所得混合液的pH=11,则H2SO4溶液与NaOH溶液的体积比9∶1
C.90℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液显中性
D.0.5 mol·L-1的下列溶液①NH3·H2O ②NH4Cl
③NH4HCO3 ④(NH4)2SO4,NH4+物质的量浓度大小关系:④>①>②>③
解析:10 mL 0.1 mol·L-1醋酸中加入几滴1 mol·L-1 H2SO4后氢离子浓度增大,抑制醋酸电离,醋酸根浓度减小,c(CH3COOH)/c(H+)=c(CH3COO-)/Ka,所以比值减小,A错误;常温下pH=2的H2SO4与pH=13的NaOH溶液混合,所得混合液的pH=11,则=0.001,因此H2SO4溶液与NaOH溶液的体积比9∶1,B正确; 90℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合氢氧化钠过量,溶液显碱性,C错误; 一水合氨是弱电解质,电离出的铵根最少,碳酸氢根与铵根水解相互促进,则0.5 mol·L-1
11
的①NH3·H2O、②NH4Cl、③NH4HCO3、④(NH4)2SO4,NH4+物质的量浓度大小关系:④>②>③>①,D错误。
答案:B
7.(2019年重庆一中高二上学期月考)常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表:
实验
编号
HA物质的量浓度(mol·L-1)
NaOH物质的量浓度(mol·L-1)
混合溶液的pH
甲
0.2
0.2
pH=a
乙
c1
0.2
pH=7
丙
0.1
0.1
pH>7
丁
0.1
0.1
pH=9
请回答下列问题:
(1)不考虑其它组的实验结果,单从甲组情况分析,如何用a(混合溶液的pH)来说明HA是强酸还是弱酸
__________________________________________。
(2)不考虑其他组的实验结果,单从乙组情况分析,c1________(填“是”或“不是”)一定等于0.2。混合溶液中离子浓度c(A-)与c(Na+)的大小关系是________。
A.前者大 B.后者大
C.二者相等 D.无法判断
(3)从丙组实验结果分析,HA是________酸(填“强”或“弱”)。该混合溶液中离子浓度由大到小的顺序是________。
(4)丁组实验所得混合溶液中由水电离出的c(OH-)=________mol·L-1。
写出该混合溶液中下列算式的精确结果(不能做近似计算)c(Na+)-c(A-)=________mol·L-1。
解析:(1)由实验甲中的数据可知HA与NaOH恰好完全反应,若HA为强酸,生成强酸强碱盐不水解,溶液呈中性,则a=7;若HA为弱酸,生成强碱弱酸盐水解,溶液呈碱性,则a>7。
(2)实验乙反应后,溶液呈中性,则有c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒知c(A-)=c(Na+);若HA是强酸,则c1=0.2,若HA为弱酸,则c1>0.2。
11
(3)实验丙中HA与NaOH恰好反应生成盐NaA,因pH>7,故NaA发生了水解,即HA为弱酸,溶液中离子浓度由大到小为c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)。
(4)实验丁中所得溶液中由水电离出的c(OH-)=溶液中的c(OH-)=10-5 mol·L-1,根据电荷守恒可知c(Na+)-c(A-)=c(OH-)-c(H+)=(10-5-10-9)mol·L-1。
答案:(1)若a=7,HA为强酸;若a>7,HA为弱酸
(2)不是 C
(3)弱 c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
(4)1.0×10-5 10-5-10-9
提高训练
8.(2019年黑龙江省虎林市最后冲刺)下列说法正确的是( )
A.常温下同浓度的强酸、强碱等体积混合后由水电离出的c(H+)=10-7 mol·L-1
B.常温下pH =2的盐酸和pH =12的氨水等体积混合后c(Cl-)+c(H+)=c(NH4+)+c(OH-)
C.常温下0.1 mol·L-1的Na2A溶液的pH=10,则该溶液中由水电离的c(OH-)=10-10 mol·L-1
D.常温下向10 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水,在滴加过程减小
解析:常温下同浓度的强酸、强碱等体积混合后,酸碱的元数不确定溶液不一定显中性,由水电离出的c(H+)不一定为10-7 mol·L-1,故A错误;一水合氨为弱碱,存在电离平衡,常温下pH=2的盐酸和pH=12的氨水等体积混合,溶液显碱性,溶液中存在电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+),c(OH-)>c(H+),c(Cl-)c(NH4+),故B错误;常温下0.1 mol·L-1的Na2A溶液的pH=10,则该溶液中由水电离的c(OH-)=10-4 mol·L-1,故C错误;溶液中=×=,常温下向10 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水,在滴加过程中,反应生成醋酸氨,溶液中氢离子浓度减小,氢氧根离子浓度增大,Kb不变,则比值减小,故D正确。
答案:D
9.(2019年河北衡水金卷大联考)25℃时,将1.0 L w mol·L-1的CH3COOH溶液与0.1 mol
11
NaOH固体混合,充分反应后向混合溶液中通(加)入HCl气体或NaOH固体,溶液的pH随通(加)入HCl或NaOH的物质的量(n)的变化如图所示,下列叙述正确的是( )
A.a、b、c对应溶液中,水的电离程度:a>b>c
B.c点混合溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)
C.加入NaOH过程中,c(Na+)·c(OH-)/c(CH3COO-)的值减小
D.若忽略体积变化,则25℃时,CH3COOH的电离常数Ka=0.2/(w-0.2)×10-7
解析:1.0 L w mol·L-1的CH3COOH溶液与0.1 mol NaOH固体混合,混合后溶液的pH<5,显酸性,说明醋酸过量,混合溶液中溶质为CH3COOH和CH3COONa;加盐酸时,CH3COONa与盐酸反应生成CH3COOH;加NaOH时,NaOH与CH3COOH 反应生成CH3COONa。溶液中酸或碱电离的H+或OH-的浓度越大,水的电离程度越小,a、b、c三点溶液中H+浓度依次减小,水的电离程度依次增大,所以水的电离程度由大到小的顺序是c>b>a,A错误;c点pH=7,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),所以c(Na+)=c(CH3COO-),B错误;加入NaOH过程中,c(Na+)增大,c(CH3COOH)减小,
==
,温度不变,Kw、Ka不变,所以加入NaOH过程 中c(Na+)·c(OH-)/c(CH3COO-)增大,C错误;pH=7时,c(H+)=10-7mol·L-1,c(Na+)=c(CH3COO-)=0.2mol·L-1,Ka==×10-7mol·L-1,D正确。
答案:D
10.下列各离子浓度的大小比较,正确的是( )
A.0.2 mol·L-1 Na2CO3溶液中:
c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)
11
B.常温时,将等体积的盐酸和氨水混合后,pH=7,则c(NH4+)>c(Cl-)
C.0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液至中性:c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)
D.含有NH4+、Cl-、OH-、H+的溶液中,离子浓度一定是c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
解析:Na2CO3溶液中c(OH-)=c(HCO3-)+c(H+)+2c(H2CO3),A项错误;等体积的盐酸和氨水混合后pH=7,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒c(NH4+)=c(Cl-),B项错误;NH4HSO4中滴加NaOH溶液,若二者物质的量相同时,溶质为等物质的量的(NH4)2SO4和Na2SO4,溶液呈酸性,需要再滴加少许NaOH呈中性,c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO42-),故溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+),故C正确;含有NH4+、Cl-、OH-、H+的溶液离子浓度可能c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),也可能c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+),D项错误。
答案:C
11.(2019年沈阳二中高二上学期期中考试)常温下,向100 mL 0.01 mol/L HA的溶液中逐滴加入0.02 mol/L MOH溶液,如图所示,曲线表示混合溶液的pH变化情况(溶液体积变化忽略不计)。下列说法中正确的是( )
A.HA为一元强酸,MOH为一元强碱
B.N点水的电离程度小于K点水的电离程度
C.K点所示溶液中c(A-)>c(M+)
D.K点对应的溶液中,有c(M+)-c(MOH)=2c(OH-)-2c(H+)
解析:由图像知:0.01 mol/L HA溶液pH=2,说明HA为强酸,当加入51 mL MOH溶液时,溶质为MA和MOH,此时溶液pH=7,呈中性,说明MOH为弱碱,A项错;K点时溶质为等浓度的MA和MOH,溶液呈碱性,对水的电离起抑制作用,N点水的电离程度大于K点,B项错;K点溶液中存在电荷守恒①c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),因为c(OH-)>c(H+),所以c(A
11
-)<c(M+),C项错;K点存在物料守恒②c(M+)+c(MOH)=2c(A-),由①×2-②得c(M+)-c(MOH)=2c(OH-)-2c(H+),故D项正确。
答案:D
12.(2019年东北师范大学附属中学摸底考试)向10 mL 0.5 mol·L-1的氨水中滴入等物质的量浓度的盐酸,滴定过程中混合溶液的温度变化如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.由水电离出的c(H+):c点>b点
B.NH3·H2O的电离程度:a点>b点
C.c(Cl-)=c(NH4+)只存在于a到b点间
D.从b点到c点,一直存在:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
解析:选项A,b点酸碱恰好完全反应生成NH4Cl,c点盐酸过量,盐酸抑制水的电离,NH4Cl促进水的电离,故由水电离出的c(H+):b点>c点,错误;选项B,NH3·H2O是弱电解质,反应过程中不断电离,NH3·H2O的电离程度:b点>a点,错误;选项C,a点是NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液,c(NH4+)>c(Cl-),b点是NH4Cl溶液,c(Cl-)>c(NH4+),随着盐酸的滴入,溶液中c(Cl-)逐渐增大,故c(Cl-)=c(NH4+)只存在于a点到b点间,正确;选项D,从b点到c点,盐酸过量,c(NH4+)逐渐减小,c(H+)逐渐增大,靠近c点时一定有c(Cl-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-),错误。
答案:C
13.(2019年河南南阳六市联考)某温度下,向一定体积0.1 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液,溶液中pOH[pOH=-lgc(OH-)]与pH的变化关系如图所示,则( )
11
A.M点所示溶液的导电能力强于Q点
B.N点所示溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)
C.M点和N点所示溶液中水的电离程度相同
D.Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积
解析:M点NaOH溶液不足,溶液中溶质为CH3COONa和CH3COOH,Q点溶液显中性,溶质为CH3COONa和少量CH3COOH,M点的导电能力弱于Q点,A项错误;N点NaOH溶液过量,溶液显碱性,c(CH3COO-)小于c(Na+),B项错误;M点 pOH=b,N点pH=b,酸、碱对水的电离的抑制程度相同,则水的电离程度相同,C项正确;Q点,溶液显中性,醋酸过量,消耗的NaOH溶液的体积小于醋酸溶液的体积,D项错误。
答案:C
14.25℃时,将0.01 mol CH3COONa和0.002 mol HCl溶于水,形成1 L混合溶液:
(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。
答案:(1)①CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-
②CH3COOH CH3COO-+H+
③H2O H++OH-
(2)7 (3)Na+ Cl- (4)CH3COOH CH3COO-
15.现有25 ℃ 0.1 mol/L的氨水,请回答下列问题:
(1)若向氨水中加入稀硫酸,使其恰好完全中和,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:_________________________________________________。
(2)若向氨水中加入稀硫酸至溶液的pH=7,此时c(NH4+)=a mol/L,则c(SO42-)=________。
11
(3)若向氨水中加入pH=1的硫酸,且氨水与硫酸的体积比为1∶1,则所得溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______________________,写出溶液中电荷守恒的式子__________________________。
解析:(1)氨水与H2SO4恰好完全反应生成(NH4)2SO4,NH4+水解:NH4++H2O NH3·H2O+H+,使溶液显酸性。
(2)根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),当c(H+)=c(OH-)时溶液呈中性,c(SO42-)=c(NH4+)= mol·L-1。
(3)pH=1的硫酸溶液的浓度为0.05 mol·L-1,该硫酸溶液与0.1 mol·L-1的氨水等体积完全反应时生成(NH4)2SO4,NH4+部分发生水解,使溶液显酸性,但水解是微弱的,c(NH4+)>c(SO42-),则溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-),溶液中电荷守恒的关系式为c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)。
答案:(1)NH3·H2O+H+===NH4++H2O <
NH4++H2O NH3·H2O+H+
(2) mol·L-1
(3)c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-)
c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+2c(SO42-)
探究创新
16.X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L-1的X、Y、Z、W溶液的pH。
0.01 mol·L-1的溶液
X
Y
Z
W
pH
12
2
8.5
4.5
(1)X、W的化学式分别为________、________。
(2)W在溶液中的电离方程式为__________________________。
(3)25℃时,Z溶液的pH>7的原因是_____________________ (用离子方程式表示)。
(4)将X、Y、Z各1 mol同时溶于水中制得混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ______________________。
(5)Z溶液与W溶液混合加热,可产生一种无色无味的单质气体,该反应的化学方程式为__________________________。
11
解析:HNO3是强酸、NaOH是强碱,NH4NO3是强酸弱碱盐、NaNO2是强碱弱酸盐,因NH4+、NO2-的水解是微弱的,而NaOH、HNO3的电离是完全的,从溶液的pH可知X、Y、Z、W分别为NaOH、HNO3、NaNO2和NH4NO3。
(4)X、Y、Z三者各1mol同时溶于水得到等物质的量浓度的NaNO3和NaNO2,故溶液呈碱性,离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(NO3-)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)。
(5)NaNO2与NH4NO3溶液混合加热生成的无色无味的气体应为N2,这是由于NaNO2中+3价的氮元素与NH4+中-3价的氮元素发生归中反应NaNO2+NH4NO3NaNO3+N2↑+2H2O。
答案:(1)NaOH NH4NO3
(2)NH4NO3===NH4++NO3-
(3)NO2-+H2O HNO2+OH-
(4)c(Na+)>c(NO3-)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)
(5)NaNO2+NH4NO3NaNO3+N2↑+2H2O
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