高中溶液中离子浓度的比的化学教案

2021-06-19 教案

　　专题6 溶液中离子浓度的比较

　　【专题目标】

　　1、理解电解质的电离平衡概念以及电离度的概念。

　　2、理解水的电离、盐类水解的原理。了解盐溶液的酸碱性。

　　3、认识以下几种常见题型：

　　单一溶液中离子浓度的大小比较

　　混合溶液中离子浓度的大小比较

　　同浓度不同种溶液中同种离子浓度的大小比较

　　【知识要点】

　　1、电解质的电离

　　电解质溶解于水或受热熔化时，离解成能自由移动的离子的过程叫做电离。

　　强电解质如NaCl、HCl、NaOH等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：

　　H2CO3 H+＋HCO3-；HCO3- H+＋CO32-。

　　２、水的电离

　　水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H3O+和OH-，H2O H+＋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。

　　３、盐类水解

　　在溶液中盐的离子跟水所电离出的H+或OH-生成弱电解质的反应，叫做盐类的水解。

　　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-＋H2O HCO3-＋OH-、HCO3-＋H2O H2CO3＋OH-。

　　４、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：[Na+]＋[H+]＝[HCO3-]＋2[CO32-]＋[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)

　　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-)。

　　【经典题型】

　　题型一：单一溶液中离子浓度的大小比较

　　【例1】在氯化铵溶液中，下列关系式正确的是

　　A．C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-) B．C(NH4+)＞C(Cl-)＞C(H+)＞CC(OH-)

　　C．C(Cl-)＝C(NH4+)＞C(H+)＝C(OH-) D．C(NH4+)＝C(Cl-)＞C(H+)＞C(OH-)

　　【点拨】NH4Cl是可溶性的盐，属于强电解质，在溶液中完全电离NH4Cl＝NH4+＋Cl-。因为NH4Cl是强酸弱碱所生成的盐，在水中要发生水解；NH4++H2O NH3H2O+H+，所以C(NH4+)比C(H+)及C(OH-)大得多；溶液因水解而呈酸性，所以C(H+)＞C(OH-)。又由于水解反应是中和反应的逆反应，相对于中和来说是次要的，综合起来，不难得出：C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)。答案为A。

　　【例2】在0.1 mol/l的NH3H2O溶液中，下列关系正确的是

　　A．C(NH3H2O)＞C(OH-)＞C(NH4+)＞C(H+)

　　B．C(NH4+)＞C(NH3H2O)＞C(OH-)＞C(H+)

　　C．C(NH3H2O)＞C(NH4+)＝C(OH-)＞C(H+)

　　D．C(NH3H2O)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)

　　【点拨】NH3H2O是一元弱酸，属于弱电解质，在水溶液中少部分发生电离（NH3H2O NH4+＋OH-），所以C(NH3H2O)必大于C(NH4+)及C(OH-)。因为C(OH-)＝C(H+)＋C(NH4+)，所以C(OH-)＞C(NH4+)。综合起来，C(NH3H2O)＞C(OH-)＞C(NH4+)＞C(H+)。答案为A。

　　【规律总结】

　　1、必须有正确的思路：

　　2、掌握解此类题的三个思维基点：电离、水解和守恒

　　3、分清他们的主要地位和次要地位

　　【巩固】

　　1、Na2S溶液中各离子浓度由小到大的顺序是。；

　　2、将0.4mol／L盐酸和0.2mol／L的NaAlO2溶液等体积混合，所得溶液中离子浓度由小到大的顺序是。

　　题型二：混合溶液中离子浓度的大小比较

　　【例3】把0.02mol／LCH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合，则混合溶液中微粒浓度关系正确的是（）

　　Ａ．C(CH3COO-)＞C(Na+) Ｂ．C(CH3COOH)＞C(CH3COO-)

　　Ｃ.2C(H+)＝C(CH3COO-)－C(CH3COOH) Ｄ．C(CH3COOH)+ C(CH3COO-)=0.01mol/L

　　【点拨】此题实质上是0.05mol/L的CH3COOH溶液和0.05mol/L的CH3COONa溶液的混合溶液。由电荷守恒关系可得： c（Ｈ＋）＋ｃ（Ｎａ＋）＝ｃ（CH3COO－）＋ｃ（ＯＨ－）（１）

　　由物料守恒关系可得：ｃ（CH3COOH）＋ｃ（CH3COO－）＝ｃ（Ｎａ＋）×２＝０.０１ｍｏｌ／Ｌ（２）

　　由（２）可知Ｄ正确。

　　将（１）×２＋（２）可得：

　　２ｃ（Ｈ＋）＝ｃ（CH3COO-）＋２ｃ（ＯＨ－）－c（CH3COOH）（３）Ｃ选项错误。

　　【例4】用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中C(CH3COO-)＞C(Na+)，对该混合溶液的下列判断正确的是( )

　　A.C(H+)＞C(OH-) B.C(CH3COOH)＋C(CH3COO-)＝0.2 mol/L

　　C.C(CH3COOH)＞C(CH3COO-) D.C(CH3COO-)＋C(OH-)＝0.2 mol/L

　　【点拨】 CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，CH3COOH的电离和CH3COONa的水解因素同时存在。已知C(CH3COO-)＞C(Na+)，根据电荷守恒C(CH3COO-)＋C(OH-)＝C(Na+)＋C(H+)，可得出C(OH-)＜C(H+)。说明混合溶液呈酸性，进一步推测出0.1mol/L的CH3COOH和0.1mol/L的CH3COONa溶液中，电离和水解这一对矛盾中起主要作用是电离，即CH3COOH的电离趋势大于CH3COO-的水解趋势。根据物料守恒，可推出（B）是正确的。

　　【巩固】

　　1、在0.1mol／LNaHSO3溶液中存在着微粒浓度的关系式，正确的是

　　A．C(Na＋)>C(HSO3－)> C(SO32－)> C(H＋)>C(OH—)

　　B．C(Na＋)+C(H＋)= C(HSO3－)+ C(SO32－)+C(OH—)

　　C．C(Na＋)+C(H＋)=C(HSO3—)+2C(SO32－)+ C(OH—)

　　D．C(Na＋)= C(HSO3—)+C(SO32－)+ C(H2SO3)

　　2、现有NH4Cl和氨水组成的混合溶液C(填“>”、“<”或“=”)

　　①若溶液的.pH=7，则该溶液中C(NH4＋) C(Cl－)；

　　②若溶液的pH>7，则该溶液中C(NH4＋) C(Cl－)；

　　③若C(NH4＋)< C(Cl－)，则溶液的pH 7。

　　题型三：同浓度不同种溶液中同种离子浓度的大小比较

　　【例5】同浓度的下列溶液中NH4+的浓度的由大到小顺序为

　　①NH4HSO4 ②(NH4)2SO4 ③(NH4)2Fe(SO4) ④NH4HCO3 ⑤(NH4)2CO3

　　【点拨】先考虑盐直接电离出的NH4+的浓度的大小，②③⑤中的NH4+的浓度大于①④中的

　　NH4+的浓度。再考虑影响NH4+的浓度的大小因素，是受到促进还是受到抑制。③中NH4+和Fe2+都水解产生H+，NH4+的水解受到了抑制，⑤中CO32-的水解促进了NH4+的水解，②中NH4+的水解未受到影响，固NH4+的浓度③>②>⑤。 ①中HSO4-电离出的H+抑制了NH4+的水解，④中HCO3-的水解促进了NH4+的水解，固NH4+的浓度①>④。所以NH4+的浓度的由大到小顺序为③>②>⑤>①>④

　　【巩固】

　　1、物质的量浓度相同的下列溶液：①Na2CO3 ②NaHCO3 ③H2CO3 ④（NH4）2CO3

　　⑤NH4HCO3，按C(CO32—)由小到大排列顺序正确的是 ( )

　　A．⑤④③②① B．③⑤②④① C．③②⑤④① D．③⑤④②①

　　2、某二元弱酸（简写为H2A）溶液，按下式发生一级和二级电离：

　　H2A H++HA-；HA- H++A2- 已知一级电离远大于二级电离,设有下列四种溶液：

　　A.0.01mol.L-1的H2A溶液 B.0.01mol.L-1的NaHA溶液（ C(OH-)＞C(H+) ）

　　C.0.02mol.L-1的HCl与0.04mol.L-1的NaHA溶液等体积混合液

　　D.0.02mol.L-1的NaOH与0.02 mol.L-1的NaHA溶液等体积混合液

　　据此，填写下列空白（填代号）

　　A溶液中各离子浓度大小为

　　B溶液中各离子浓度大小为

　　B溶液中可能存在的等式关为有

　　D溶液中各离子浓度大小为

　　D溶液中可能存在的等式关为有

　　(2) C(H+)最大的是______________________，最小的是______________________。

　　(3)C(H2A)最大的是______________________，最小的是______________________。

　　(4)C(A2-)最大的是______________________，最小的是______________________。

　　课堂练习：

　　1、在0.1 moll-1的NH3H2O溶液中，下列关系正确的是（）

　　A．c（NH3H2O）＞c（OH-）＞c（NH4+）＞c（H+）

　　B．c（NH4+）＞c（NH3H2O）＞c（OH-）＞c（H+）

　　C．c（NH3H2O）＞c（NH4+）＝c（OH-）＞c（H+）

　　D．c（NH3H2O）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）

　　2、在0.1 molL-1的NaHCO3溶液中，下列关系式正确的是（）

　　A．c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（H+）＞c（OH-）

　　B．c（Na+）＋（H+）＝c（HCO3-）＋c（OH-）＋2c（CO32-）

　　C．c（Na+）＝c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）

　　D．c（Na+）＝c（HCO3-）＋c（H2CO3）＋c（CO32-）

　　3、实验测得常温下0.1moll-1某一元酸c（HA）溶液的pH值等于1，0.1moll-1某一元碱c（BOH）溶液里c（H+）/c（OH-）＝10-12。将此两种溶液等体积混合后，所得溶液呈的各离子的浓度由大到小排列的顺序是（）

　　A．c（B+）＞c（A-）＞c（OH-）＞c（H+）

　　B．c（A-）＞c（B+）＞c（H+）＞c（OH-）

　　C．c（B+）＝c（A-）＞c（H+）＝c（OH-）

　　D．c（B+）＞c（A-）＞c（H+）＞c（OH-）

　　4、将0.2moll-1的NH4NO3溶液与0.1moll-1的NaOH溶液等体积混合，下列有关混合溶液中微粒的浓度关系正确的（）

　　A．c（NH4+）=c（Na+）＞c（OH－）＞c（NH3H2O）

　　B．c（NH4+）=c（Na+）＞c（NH3H2O）＞c（OH－）

　　C．c（NH4+）＞c（Na+）＞c（NH3H2O）＞c（OH－）

　　D．c（NH4+）+c（Na+）+c（H+）＝c（OH－）+c（NO3－）

　　5、在H2SO3溶液中由H2SO3产生的各种离子浓度大小的关系为____________________

　　6、（1)、将等体积等物质的量浓度的盐酸和氨水混合后，呈_____性，溶液中c（NH4+）与c（Cl-）的大小关系是___________________；

　　（2)、将PH＝3的盐酸和PH＝11的氨水等体积混合后溶液呈_____性，溶液中c（NH4+）与c（Cl-）的大小关系是___________________；

　　（3)、将物质的量浓度相同的盐酸与氨水混合后，溶液中c（NH4+）与c（Cl-）浓度相等，则混合溶液呈_____性，盐酸与氨水体积大小关系是_________________；

　　（4）、将m mol L-1的盐酸和n molL-1氨水等体积混合后，溶液的PH＝7，m与n的大小关系是_______，则盐酸中c（H+）与氨水中c（OH-）的大小关系是_______；

　　课后习题

　　1. 等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混和后，混和液中有关微粒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（OH-）= c（H+） + c（HA）

　　2. 将100毫升0.2摩/升的BaCl2溶液加入到100毫升0.1摩/升的H2SO4溶液中，则溶液中存在的离子浓度关系是（）

　　A．c（H+）>c（Cl-）>c（Ba2+）>c（SO42-）

　　B．c（Cl-）> c（H+）>c（SO42-） >c（Ba2+）

　　C．c（H+）> c（SO42-）> c（Ba2+）> c（Cl-）

　　D．c（Cl-）> c（H+）>c（Ba2+）>c（SO42-）

　　3、.用2moll-1的NaOH溶液滴定pH=5的HCN溶液100mL至中性，此时溶液中各离子浓度关系正确的是（）

　　A．c（Na＋）>c（CN－）>c（OH－）>c（H＋） B．c（CN－）=c（Na＋）>c（H＋）=c（OH－）C． c（Na＋）+c（CN－）=2moll-1 D．c（Na＋）+c（OH－）= c（CN－）+c（H＋）

　　4、 0.1moll-1KHSO4和0.1moll-1Na2S溶液等体积混合后，溶液能使pH试纸变蓝，则离子浓度关系正确的是（）

　　A． c（SO42－）＞ c（HS－）＞ c（OH－）＞ c（H＋）

　　B． c（Na＋）＞ c（K＋）＞ c（H＋）＞ c（OH－）

　　C． c（Na＋）＝c（S2－）＋c（H2S）＋c（HS－）＋c（SO42－）

　　D． c（Na＋）＋c（K＋）＋c（H＋）＝c（SO42－）＋c（S2－）＋c（HS－）＋c（OH－）

　　5、将0.2moll-1CH3COOK与0.1 moll-1盐酸等体积混合后，溶液中下列微粒的物质的量浓度关系正确的是（）

　　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+）

　　6、将7.8g铁粉加入200mL2moll-1的HNO3溶液中，使之充分反应放出NO气体，所得溶液中主要离子浓度的大小关系是（）

　　A．c（NO3-）＞c（Fe2+）＞c（Fe3+）＞c（H+）

　　B．c（NO3-）＞c（Fe3+）＞c（Fe2+）＞c（H+）

　　C．c（Fe2+）＞c（Fe3+）＞c（NO3-）＞c（H+）

　　D．c（Fe2+）＞c（NO3-）＞c（Fe3+）＞c（H+）

　　7、0.1moll-1的NaOH溶液0.2L，通入448mL（标准状况）H2S气体，所得溶液离子浓度大小关系正确的是（）

　　A．c（Na+）>c（HS-）>c（OH-）>c（H2S）>c（S2-）>c（H+）

　　B．c（Na+）+c（H+）=c（HS-）+c（S2-）+ c（OH-）

　　C．c（Na+） =c（H2S）+c（HS-）+c（S2-）+c（OH-）

　　D．c（S2-）+c（OH-）=c（H+）+c（H2S）

　　8、设氨水的pH＝x，某盐酸的pH＝y，已知x+y＝14，且x>11。将上述两溶液分别取等体积充分混合后，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序是（）

　　A.c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-） B.c（NH4+）>c（Cl-）>c（H+）>c（OH-）C.c（NH4+）>c（Cl-）>c（OH-）>c（H+） D.c（Cl-）>c（NH4+）>c（OH-）>c（H+）

　　9、在常温下10mL pH＝10的KOH溶液中，加人pH＝4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7（假设反应前后体积不变），则对反应后溶液的叙述正确的是 ( )

　　A．c（A－）＝c（K＋） B．c（H＋）＝c（OH－）＜c（K＋）＜c（A－）

　　C．V总≥20mL D．V总≤20mL

　　10、室温下，向20 mL0.1moll-1的醋酸溶液中逐滴加入0.1moll-1的NaOH溶液，直至氢氧化钠溶液稍过量。在此过程中，溶液中各离子浓度关系不可能是（）

　　A. c（CH3COO—）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH—）

　　B c（Na+）＞c（CH3COO—）＞c（OH—）＞c（H+）

　　C．c（CH3COO—）=c（Na+）＞c（OH—）=c（H+）

　　D．c（Na+）＞c（OH—）＞c（H+）＞c（CH3COO—

　　填空题：

　　11、相同温度下，相同物质的量浓度的下列溶液，它们的pH从大到小排列的正确顺序是。

　　(1)NH4Cl (2)NaCl (3)CH3COONa (4)Na2CO3 (5)NaOH (6)NaHCO3 (7)Na2SiO3 (8)HCl (9)Ba(OH)2 (10)CH3COOH (11)H2SO4 (12)NaAlO2 (13)NH3H2O

　　12、已知某溶液中只存在OH—、H+、NH4+、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：

　　①．c（Cl—）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH—）

　　②．c（Cl—）＞c（NH4+）＞c（OH—）＞c（H+）

　　③．c（NH4+）＞c（Cl—）＞c（OH—）＞c（H+）

　　④．c（Cl—）＞c（H+）＞c（NH4+）＞c（OH—）

　　填写下列空白。

　　⑴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）。

　　⑵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_____________________________

　　⑶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（NH3H2O）c（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c（H+）________c（OH—）。

　　13、某二元弱酸（简写为H2A）溶液，按下式发生一级和二级电离：

　　H2A H++HA- HA- H++A2-

　　已知相同浓度时的电离程度H2A> HA-,设有下列四种溶液：

　　A．0.01mol.L-1的H2A溶液

　　B．0.01mol.L-1的NaHA溶液

　　C．0.01mol.L-1的HCl与0.04mol.L-1的NaHA溶液等体积混合液

　　D．0.02mol.L-1的NaOH与0.02 mol.L-1的NaHA溶液等体积混合液

　　据此，填写下列空白（填代号）

　　（1）c（H+）最大的是______________________，最小的是______________________。

　　(2) c(H2A )最大的是______________________，最小的是______________________。

　　(3) c(A2- )最大的是______________________，最小的是______________________

　　参考答案：

　　课堂练习

　　1 A 2 BD 3 C 4 C D 5 c（H+）＞c（HSO3-）＞c（SO32-）

　　6（1）中 c（Cl—）＞c（NH4+）（2）碱 c（NH4+）>c（Cl-）（3）中V（HCl）＜V(NH3)（4）m＜n c（H+）＞c（OH—）

　　课后习题

　　1 CD 2 D 3 B 4 AC 5 D 6 A 7 D 8C 9 AD 10 D

　　11、(9)(5)(13)(12)(7)(4)(6)(3)(2)(1)(10)(8)(11) 12、（1） NH4Cl① （2）NH3H2O NH4Cl （3）NH4Cl HCl （4）＜＞

　　13 （1）A，D（2）C，D （3）D，A

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