离子浓度大小的比较练习题

离子浓度大小的比较练习题在电解质溶液的学习中，离子浓度大小的比较是一个核心且常见的考点，它不仅需要对电离平衡、水解平衡等基本概念有深刻理解，还需要能够综合运用电荷守恒、物料守恒和质子守恒等规律进行分析判断。下面，我们将通过一些典型例题的精讲和练习题的巩固，帮助大家系统掌握这一知识点。一、核心要点回顾在进行离子浓度大小比较之前，我们先来回顾几个必须掌握的核心要点：1.电离理论：强电解质在水中完全电离，弱电解质在水中部分电离。多元弱酸分步电离，且第一步电离程度远大于第二步。2.水解理论：盐类的水解是微弱的。多元弱酸盐分步水解，且第一步水解程度远大于第二步。3.三大守恒：*电荷守恒：溶液中所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带负电荷总数。*物料守恒：（原子守恒）溶液中某一组分的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。*质子守恒：溶液中由水电离出的H⁺浓度等于由水电离出的OH⁻浓度。（也可由电荷守恒和物料守恒联立推导得出）4.主次关系：在混合溶液或复杂体系中，要能判断出主要的电离或水解过程，以及次要的过程，忽略极微弱的过程。例如，弱酸溶液中，弱酸的电离是主要的，水的电离是次要的。二、例题精讲例题1：单一溶质溶液题目：常温下，在0.1mol/L的CH₃COOH溶液中，下列关系正确的是（）A.c(CH₃COOH)>c(H⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(OH⁻)B.c(CH₃COOH)>c(CH₃COO⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)C.c(CH₃COO⁻)>c(CH₃COOH)>c(H⁺)>c(OH⁻)D.c(H⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(CH₃COOH)>c(OH⁻)分析：CH₃COOH是一元弱酸，在水中部分电离：CH₃COOH⇌CH₃COO⁻+H⁺。同时，水也会微弱电离：H₂O⇌H⁺+OH⁻。*由于CH₃COOH的电离程度很小，所以c(CH₃COOH)仍为最大。*电离产生的H⁺和CH₃COO⁻的浓度本应相等，但H⁺还有来自水的极少量电离，因此c(H⁺)>c(CH₃COO⁻)。*溶液呈酸性，所以c(OH⁻)最小。答案：A例题2：酸式盐溶液题目：常温下，0.1mol/L的NaHCO₃溶液的pH约为8.3，下列关于该溶液中离子浓度的关系正确的是（）A.c(Na⁺)>c(HCO₃⁻)>c(CO₃²⁻)>c(H₂CO₃)B.c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)C.c(Na⁺)=c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)+c(H₂CO₃)D.c(H⁺)+c(H₂CO₃)=c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)分析：NaHCO₃溶液中，HCO₃⁻既存在电离：HCO₃⁻⇌H⁺+CO₃²⁻，又存在水解：HCO₃⁻+H₂O⇌H₂CO₃+OH⁻。已知溶液pH=8.3呈碱性，说明HCO₃⁻的水解程度大于其电离程度。*A选项：由于水解程度大于电离程度，所以c(H₂CO₃)>c(CO₃²⁻)，A错误。*B选项：电荷守恒应为c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃⁻)+2c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)，B错误。*C选项：物料守恒，Na⁺的浓度等于含碳元素所有粒子浓度之和，C正确。*D选项：此为质子守恒。可以由电荷守恒和物料守恒联立消去c(Na⁺)得到，也可直接理解为：水电离出的H⁺一部分以H⁺形式存在，一部分与HCO₃⁻结合成H₂CO₃；水电离出的OH⁻一部分以OH⁻形式存在，一部分与HCO₃⁻电离出的H⁺结合（即HCO₃⁻电离产生了CO₃²⁻）。故D正确。答案：CD例题3：混合溶液（不反应型）题目：常温下，将等体积、等浓度的CH₃COOH溶液和CH₃COONa溶液混合，所得混合液的pH<7。下列关系正确的是（）A.c(CH₃COO⁻)>c(Na⁺)>c(CH₃COOH)>c(H⁺)>c(OH⁻)B.c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)C.c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)=c(Na⁺)+c(H⁺)D.c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)分析：等体积等浓度混合后，溶质为CH₃COOH和CH₃COONa，且二者浓度相等。溶液pH<7，说明CH₃COOH的电离程度大于CH₃COO⁻的水解程度。*A选项：CH₃COOH电离产生CH₃COO⁻和H⁺，CH₃COO⁻水解产生CH₃COOH和OH⁻。由于电离>水解，所以c(CH₃COO⁻)>c(Na⁺)（因为Na⁺不水解不电离，初始浓度等于CH₃COOH和CH₃COONa的浓度和的一半，而CH₃COO⁻因电离略有增加），c(CH₃COOH)因电离被消耗，浓度略小于初始浓度的一半（即小于Na⁺浓度）。溶液呈酸性，c(H⁺)>c(OH⁻)。H⁺主要来自CH₃COOH的电离，其浓度大于水解产生的OH⁻，但小于CH₃COOH的浓度（因为电离是部分的）。所以A正确。*B选项：物料守恒应为2c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)（因为初始CH₃COOH和CH₃COONa物质的量相等，含碳总量是Na⁺的2倍），B错误。*C选项：这是电荷守恒式，正确。*D选项：错误，不符合电荷守恒。答案：AC例题4：混合溶液（反应型）题目：常温下，向10mL0.1mol/LNaOH溶液中逐滴加入0.1mol/L的CH₃COOH溶液，当滴加至溶液pH=7时，下列叙述正确的是（）A.加入的CH₃COOH溶液体积等于10mLB.c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)>c(H⁺)=c(OH⁻)C.c(Na⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)D.c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)=0.1mol/L分析：NaOH与CH₃COOH发生中和反应：NaOH+CH₃COOH=CH₃COONa+H₂O。*A选项：若加入10mLCH₃COOH，则恰好完全反应生成CH₃COONa，溶液呈碱性（CH₃COO⁻水解），pH>7。要使pH=7，需加入更多的CH₃COOH来中和水解产生的OH⁻，故加入的CH₃COOH溶液体积应大于10mL，A错误。*B选项：pH=7，故c(H⁺)=c(OH⁻)。根据电荷守恒c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)，可得c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)。溶液中主要是CH₃COONa和少量过量的CH₃COOH，离子浓度大小关系为c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)>c(H⁺)=c(OH⁻)，B正确，C错误。*D选项：反应后溶液体积大于20mL（因为加入的酸体积大于10mL），所以c(CH₃COO⁻)+c(CH₃COOH)<0.1mol/L，D错误。答案：B例题5：不同溶液中同一离子浓度比较题目：常温下，相同物质的量浓度的下列溶液：①NH₄Cl、②CH₃COONH₄、③NH₄HSO₄、④(NH₄)₂SO₄、⑤(NH₄)₂CO₃。其中c(NH₄⁺)由大到小的顺序是（）A.④>⑤>③>①>②B.④>⑤>①>③>②C.⑤>④>③>②>①D.④>③>⑤>①>②分析：本题关键在于分析NH₄⁺的水解情况以及其他离子对其水解的影响。*④和⑤是二元铵盐，NH₄⁺浓度初始就比①②③（一元铵盐或酸式盐中的NH₄⁺）大，故④⑤排在前面。*④(NH₄)₂SO₄：SO₄²⁻不水解，对NH₄⁺水解无影响。⑤(NH₄)₂CO₃：CO₃²⁻水解显碱性，会促进NH₄⁺的水解（双水解相互促进），故c(NH₄⁺)：④>⑤。*③NH₄HSO₄：HSO₄⁻完全电离产生H⁺，溶液呈强酸性，H⁺会抑制NH₄⁺的水解。①NH₄Cl：Cl⁻不水解，NH₄⁺正常水解。②CH₃COONH₄：CH₃COO⁻水解显碱性，会促进NH₄⁺的水解（双水解相互促进，但程度较⑤中CO₃²⁻弱些，因CH₃COO⁻水解程度小于CO₃²⁻）。因此，对于①②③，c(NH₄⁺)：③>①>②。*综合排序：④>⑤>③>①>②。答案：A三、练习题1.题目：常温下，0.1mol/L的NH₃·H₂O溶液中，下列微粒浓度关系错误的是（）A.c(OH⁻)>c(H⁺)B.c(NH₃·H₂O)>c(NH₄⁺)>c(OH⁻)>c(H⁺)C.c(NH₃·H₂O)+c(NH₄⁺)=0.1mol/LD.c(NH₄⁺)+c(H⁺)=c(OH⁻)2.题目：常温下，关于0.1mol/LNa₂CO₃溶液的叙述错误的是（）A.溶液中c(OH⁻)>c(H⁺)B.溶液中c(Na⁺)=2c(CO₃²⁻)+2c(HCO₃⁻)+2c(H₂CO₃)C.溶液中c(HCO₃⁻)>c(H₂CO₃)D.加入少量NaOH固体，c(CO₃²⁻)增大，溶液pH减小3.题目：常温下，将pH=3的盐酸与pH=11的氨水等体积混合后，溶液中离子浓度关系正确的是（）A.c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(H⁺)>c(OH⁻)B.c(NH₄⁺)>c(Cl⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)C.c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(H⁺)>c(OH⁻)D.c(Cl⁻)>c(NH₄⁺)>c(OH⁻)>c(H⁺)4.题目：常温下，向一定体积的0.1mol/L的醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，直至过量。在此过程中，溶液中各离子浓度关系一定正确的是（）A.当pH=7时，c(Na⁺)=c(CH₃COO⁻)B.c(Na⁺)>c(CH₃COO⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)C.c(CH₃COOH)+c(CH₃COO⁻)=c(Na⁺)D.c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH₃COO⁻)+c(OH⁻)5.题目：常温下，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.物质的量浓度相等的CH₃COOH和CH₃COONa溶液等体积混合：c(CH₃COO⁻)+2c(OH⁻)=2c(H⁺)+c(CH₃COOH)D.0.1mol/L的NaHA溶液，其pH=4：c(HA⁻)>c(H⁺)>c(H₂A)>c(A²⁻)6.题目：常温下，将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后，溶液pH大于7。下列关系式正确的是（）A.c(HA)<c(A⁻)B.c(Na⁺)=c(HA)+c(A⁻)C.c(Na⁺)>c(A⁻)>c(OH⁻)>c(H⁺)D.c(A⁻)+c(OH⁻)=c(H⁺)+c(HA)7.题目：常温下，有①Na₂CO₃溶液、②CH₃COONa溶液、③NaOH溶液各25mL，物质的量浓度均为0.1mol/L。下列说法正确的是（）A.三种溶液pH的大小顺序是③>②>①B.若将三种溶液稀释相同倍数，pH变化最大的是①C