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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 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(CH3COO－)，则c(H＋)>c(OH－)，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。
(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(H4＋)，若混合后c(Cl－)＋c(H＋)＝c(NH4＋)＋c(OH－)，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 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)
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－)＜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( )
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－)＝________。
(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__________________________。
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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