离子浓度大小比较规律及高考试题例析

电解质的电离规律强电解质在水溶液中是完全电离的，在溶液中不存在电解质分子。弱电解质在水溶液中是少部分发生电离的。２５℃0．1mol/L的如CH3COOH溶液中，CH3COOH的电离度只有1．32％，溶液中存在较大量的H2O和CH3COOH分子，少量的H+、CH3COO－和极少量的OH－离子。多元弱酸如H2CO3还要考虑分步电离H2CO3H+＋HCO3－；HCO3－H＋＋CO32－，且第一步电离远大于第二步电离。水的电离规律水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H3O+和OH-，H2OH+＋OH-。在２５℃（常温）时，纯水中[H+]＝[OH-]＝1×10-7mol/L。在一定温度下，[H+]与[OH-]的乘积是一个常数：水的离子积Kw＝[H+]·[OH-]，在２５℃时，Kw＝1×10-14。在纯水中加入酸或碱，抑制了水的电离，使水的电离度变小，水电离出的[H+]水和[OH-]水均小于10-7mol/L。在纯水中加入弱酸强碱盐、弱碱强酸盐，促进了水的电离，使水的电离度变大，水电离出的[H+]水或[OH-]均大于10-7mol/L。盐类水解规律：强酸弱碱盐如NH4Cl、Al2(SO4)3等水解后溶液呈酸性；强碱弱酸盐如CH3COONa、Na2CO3等水解后溶液呈碱性。多元弱酸盐还要考虑分步水解，如CO32－+H2OHCO3－+OH－、HCO3－+H2OH2CO3+OH－。水解的离子占总离子的极少数，且第一步水解大与第二步水解。正盐水解大于酸式盐，如同浓度Na2CO3碱性大于NaHCO3。水解与电离关系规律对水解与电离共存时相互抑制，二者的相对大小要分析清楚。如NaHCO3水解大于电离,显碱性,[H2CO3]＞[CO32－],如NaH2PO4、NaHSO3电离大于水解,显酸性性,如NaHSO3中：[SO32－]＞[H2SO3],而NaHSO4则只电离不水解电解质溶液中的守恒关系电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。如NaHCO3溶液中：n(Na＋)＋n(H＋)＝n(HCO3－)＋2n(CO32－)＋n(OH－)推出：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO3－)＋2c(CO32－)＋c(OH－)物料守恒：电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。如NaHCO3溶液中n(Na＋)：n(c)＝1：1，推出：c(Na＋)＝c(HCO3－)＋c(CO32－)＋c(H2CO3)；水电离出的c(H＋)与c(OH－)相等，如Na2CO3溶液中：c(OH－)=c(H＋)+c(HCO3－)+2c(H2CO3)。质子守恒：电解质溶液中分子或离子得到或失去质子（H＋）的物质的量应相等。例如在NH4HCO3溶液中H3O＋、H2CO3为得到质子后的产物；NH3、OH－、CO32－为失去质子后的产物，故有以下关系：c(H3O＋+c(H2CO3)=c(NH3)+c(OH－)+c(CO32－)。高考例析例1．（09年广东化学·9）下列浓度关系正确的是A．氯水中：c(Cl2)=2c(ClO-)+c(Cl-)+C(HCl)}B．氯水中：c(Cl-)＞c(H+)＞c(OH-)＞c(ClO-)C．等体积等浓度的氢氧化钠与醋酸混合：c(Na+)=c(CH3COO-)D．Na2CO3溶液中：c(Na+)c(CO32-)c(OH-)c(HCO3-)c(H+)解析：氯气在水中与水反应是可逆反应，物料守恒不成立，A错误；Cl2+H2O=HCl+HClO，HCl中电离的H+与Cl-浓度相等，再加上HClO会电离出H+，所以H+浓度一定大于Cl-浓度，B错误；等体积等浓度的氢氧化钠与醋酸混合恰好完全反应生成醋酸钠，因CH3COO-水解，所以Na+浓度大于CH3COO-的浓度，C错误。答案：D。例2．（07年广东化学·15）下列各溶液中，微粒的物质的量浓度关系正确的是A．0.1mol·L-1Na2CO3溶液：c（OH－）＝c（HCO3－）＋c（H＋）＋2c（H2CO3）B．0.1mol·L-1NH4Cl溶液：c（NH4＋）＝c（Cl－）C．向醋酸钠溶液中加入适量醋酸，得到的酸性混合溶液：c（Na＋）＞c（CH3COO－）＞c（H＋）＞c（OH－）D．向硝酸钠溶液中滴加稀盐酸得到的pH＝5的混合溶液：c（Na＋）＝c（NO3－）解析：溶液中离子浓度大小比较要综合运用电离平衡，盐类水解知识，要记住三个守恒：电荷守恒、物料守恒、质子守恒。A根据质子守恒，水电离出的H＋和OH－的物质的量相等，Na2CO3溶液中H＋分别以HCO3－、H＋、H2CO3形式存在，故A对，B中由于NH4＋水解，c(NH4＋与c(Cl－)不等，B错，C中根据电荷守恒有：c(Na＋)+c(H＋)==c(OH－)+c(CH3COO－)，因为c(H＋)＞c(OH－)，故c(CH3COO－)＞c(Na＋)，C错。D中Na＋、NO3－不水解加入稀盐酸后二者的物质的量浓度比仍是1：1，故D对。答案：AD例3．（08年广东化学·17）盐酸、醋酸和碳酸氢钠是生活中常见的物质。下列表述正确的是A．在NaHCO3溶液中加入与其等物质的量的NaOH，溶液中的阴离子只有CO32－和OH-B．NaHCO3溶液中：c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)C．10mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液加入等物质的量的NaOH后，溶液中离子的浓度由大到小的顺序是：c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(OH-)＞c(H+)D．中和体积与pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物质的量相同解析：A中，生成Na2CO3溶液，CO32－会发生水解，生成HCO3－，所以A错；电荷守恒：C(H＋)+C(Na＋)=C(HCO3－)+2C(CO32－)+C(OH－)物料守恒：C(Na＋)=C(HCO3－)＋C(CO32－)+C(H2CO3)两式相减得：C（H＋）+C（H2CO3）=C（CO32－）+C(OH－)所以B错误。C中，生成NaAc，Ac－水解呈碱性，故C正确；相同PH，相同体积的HCl和HAc，因为HAc为弱酸，所以HAc的物质的量浓度大，HAc所消耗的NaOH的物质的量多，D错。答案：C例4．（09年江苏化学·13）下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是A．室温下，向0.01mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性：c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4＋)＞c(OH－)＝c(H＋)B．0.1mol·L－1NaHCO3溶液：c(Na＋)＞c(OH－)＞c(HCO3－)＞c(H＋)C．Na2CO3溶液：c(OH－)－c(H＋)＝c(HCO3－)＋2c(H2CO3)D．25℃时，pH=4.75、浓度均为0.1mol·L－1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液：c(CH3COO－)＋c(OH－)＜c(CH3COOH)＋c(H＋)解析：B项，NaHCO3溶液中，OH－是由HCO3－水解和水的电离所出成的，但是这些都是微弱的。HCO3－的浓度永大于OH－浓度，故错；D项，由电荷守恒有：c(CH3COO－)+c(OH－)=c(H＋)+c(Na＋),由物料守恒可得：2c(Na＋)=c(CH3COO－)+c(CH3COOH)，将两式中的c(Na＋)消去，可得c(CH3COO－)+2c(OH－)=2c(H＋)+c(CH3COOH)。所以c(CH3COO－)+c(OH－)－c(H＋)－c(CH3COOH)=c(H＋)－c(OH－)，因为pH=4.75，故c(H＋)－c(OH－)0，所以D项不等式应为””，故错。答案：AC。跟踪训练1．（2003上海化学）在10mL0．1mol·L－1NaOH溶液中加入同体积、同浓度的HAc溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是AC（Na＋）＞C（Ac－）＞C（H＋）＞C（OH－）BC（Na＋）＞C（Ac－）＞C（OH－）＞C（H＋）CC（Na＋）＝C（Ac－）＞C（HAc）DC（Na＋）＋C（H＋）＝C（Ac－）＋C（OH－）2．（08年江苏化学·12）下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是A．pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合：c(H+)+c(M+)==c(OH-)+c(A-)B．pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液：c(NaOH)＜c(CH3COONa)＜c(Na2CO3)C．物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合：c(CH3COO-)+2c(OH-)==2c(H+)+c(CH3COOH)D．0.1mol·L-1的NaHA溶液，其pH=4：c(HA-)＞c(H+)＞c(H2A)＞c(A2-)3．（09年安徽理综·13）向体积为0.05mol·L-1CH3COOH溶液中加入体积为Vb的0.05mol·L-1KOH溶液，下列关系错误．．的是A．VaVb时：c(CH3COOH)+c(CH3COO-)c(K+）B．Va=Vb时：c(CH3COOH)+c(H+)c(OH-）C．VaVb时：c(CH3COO-)c(K+）c(OH-）c(H）D．Va与Vb任意比时：c(K+）+c(H+)＝c(OH-）+c(CH3COO-)4．（09年天津理综·2）25℃时，浓度均为0.2mol/L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(CO33-)均增大5．(2005江苏化学)常温下将稀NaOH溶液和稀CH3COOH溶液混合，不可能出现的结果是A.pH＞7，且c(OH)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(CH3COO)B.pH＞7，且c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO)＋c(OH)C.pH＜7，且c(CH3COO)＞c(H＋)＞c(Na＋)＞c(OH)D.pH＝7，且c(CH3COO)＞c(Na＋)＞c(H＋)＝c(OH)6．在0．1mol/l的NH3·H2O溶液中，下列关系正确的是A．[NH3·H2O]＞[OH－]＞[NH4+]＞[H+]B．[NH4+]＞[[NH3·H2O]＞[OH－]＞[H+]C．[NH3·H2O]＞[NH4+]＝[OH－]＞[H+]D．[NH3·H2O]＞[NH4+]＞[H+]＞[OH－]7．(2003全国理综)将20mL0.4mol/L硝酸铵溶液跟50mL0.1mol/L氢氧化钡溶液混合，则混合溶液中各离子浓度的大小顺序是A[NO3－]＞[OH－]＞[NH4＋]＞[Ba2＋]B[NO3－]＞[Ba2＋]＞[OH－]＞[NH4＋]C[Ba2＋]＞[NO3－]＞[OH－]＞[NH4＋]D[NO3－]＞[Ba2＋]＞[NH4＋]＞[OH－]8、（2003江苏化学）将0．2mol·L－1HCN溶液和0.1mol·L－1的NaOH溶液等体积混合后，溶液显碱性，下列关系式中正确的是Ac(HCN)＜c(CN－)Bc(Na＋)＞c(CN－)Cc(HCN)－c(CN－)＝c(OH－)Dc(HCN)＋c(CN－)＝0.1mol·L－19、(2005广东)关于小苏打水溶液的表述正确的是：A．c(Na＋)＝c(HCO3－)＋c(CO32－)＋c(H2CO3)B．c(Na+)＋c(H＋)＝c(HCO3－)＋c(CO32－)＋c(OH－)C．HCO3—的电离程度大于HCO3－的水解程度D．存在的电离有：NaHCO3=Na＋+HCO3－、HCO3－H＋＋CO32－；H2OH+＋OH－参考答案及解析：1、解析：NaOH与HAc恰好反应生成NaAc，反应后溶液为NaAc溶液。因为NaAc是强碱弱酸生成的盐，在水中要发生水解；Ac－+H2OHAc+OH－，由水解原理知[Ac－]比[H+]及[OH－]大得多；溶液又因水解而呈碱性，所以[OH－]＞[H+]。综合起来，不难得出：[Cl－]＞[NH4＋]＞[H＋]＞[OH－]。答案为B。2、解