人教高中化学专项30 微粒浓度大小比较（解析版）.docx

第五篇 水溶液中的离子反应与平衡
专项30 微粒浓度大小比较
从高考命题的变化趋势来看，溶液中离子浓度的大小比较是离子平衡的主流试题，既与弱电解质电离平衡有关，又与盐的水解有关；不仅偏重考查粒子的浓度大小顺序，且还侧重溶液中各种守恒(电荷守恒、物料守恒、质子守恒)关系考查，从而使题目具有一定的综合性、灵活性和技巧性。
1．电离理论
(1)弱电解质的电离是微弱的，电离产生的微粒都非常少，同时还要考虑水的电离，如氨水溶液中：NH3·H2O、NH、OH－浓度的大小关系是c(NH3·H2O)>c(OH－)>c(NH)。
(2)多元弱酸的电离是分步进行的，其主要是第一级电离(第一级电离程度远大于第二级电离)。如在H2S溶液中：H2S、HS－、S2－、H＋的浓度大小关系是c(H2S)>c(H＋)>c(HS－)>c(S2－)。
2．水解理论
(1)弱电解质离子的水解损失是微量的(双水解除外)，但由于水的电离，故水解后酸性溶液中c(H＋)或碱性溶液中c(OH－)总是大于水解产生的弱电解质的浓度。如NH4Cl溶液中：NH、Cl－、NH3·H2O、H＋的浓度大小关系是c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(NH3·H2O)。
(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的，其主要是第一步水解，如在Na2CO3溶液中：CO、HCO、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO)>c(HCO)>c(H2CO3)。
3．电荷守恒规律
电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液都呈电中性，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NaHCO3溶液中存在Na＋、H＋、HCO、CO、OH－，存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO)＋c(OH－)＋2c(CO)。
4．物料守恒规律
电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子种类增多，但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2－、HS－都能水解，故S元素以S2－、HS－、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c(K＋)＝2c(S2－)＋2c(HS－)＋2c(H2S)。
5．质子守恒规律
如Na2S水溶液中的质子转移情况图示如下：
由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示：c(H3O＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)或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。
1．(2022•江苏卷)一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。室温下以0.1mol∙L-1KOH溶液吸收CO2，若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O挥发可忽略，溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c(HCO3- )+c(CO32-)。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。下列说法正确的是( )
A．KOH吸收CO2所得到的溶液中：c(H2CO3)＞c(HCO3-)
B．KOH完全转化为K2CO3时，溶液中：c(OH-)= c(H+)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
C．KOH溶液吸收CO2，c总=0.1mol∙L-1溶液中：c(H2CO3)＞c(CO32-)
D．如图所示的“吸收”“转化”过程中，溶液的温度下降
【答案】C
【解析】A项，KOH吸收CO2所得到的溶液，若为Na2CO3溶液，则CO32-主要发生第一步水解，溶液中：c(H2CO3)＜c(HCO3-)，若为NaHCO3溶液，则HCO3-发生水解的程度很小，溶液中：c(H2CO3)＜c(HCO3-)，A不正确；B项，KOH完全转化为K2CO3时，依据电荷守恒，溶液中：c(K+)+ c(H+)=c(OH-)+ +c(HCO3-)+2c(CO32-)，依据物料守恒，溶液中：c(K+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]，则c(OH-)= c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)，B不正确；C项，KOH溶液吸收CO2，c(KOH)=0.1mol∙L-1，c总=0.1mol∙L-1，则溶液为KHCO3溶液， Kh2==≈2.3×10-8＞Ka2=4.4×10-11，表明HCO3-以水解为主，所以溶液中：c(H2CO3)＞c(CO32-)，C正确；D项，如图所示的“吸收”“转化”过程中，发生反应为：CO2+2KOH=K2CO3+H2O、K2CO3+CaO+H2O=CaCO3↓+2KOH(若生成KHCO3或K2CO3与KHCO3的混合物，则原理相同)，二式相加得：CO2+CaO=CaCO3↓，该反应放热，溶液的温度升高，D不正确；故选C。
2．(2021•天津卷)常温下，下列有关电解质溶液的叙述正确的是( )
A．在0.1mol·L-1H3PO4溶液中