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1、精品资源备战高考专题14 用守恒思想破解溶液中粒子浓度大小比较证据推理与模型认知“电解质溶液中的粒子浓度大小比较”是历年高考的“热点”之一,问题抽象且逻辑性强。该题型考查的知识点多、知识面广,灵活性、综合性都较强,有较好的区分度。它能有效地测试出学生对弱电解质的电离、水的电离及溶液的pH、盐类的水解等基本概念的掌握程度以及对这些知识的综合运用能力。该类试题主要考查弱电解质的电离、水的电离及溶液的pH、盐类的水解等基本概念的掌握程度以及对这些知识的综合运用能力。试题的呈现形式为：单一溶质、两种溶质的溶液。设问指向有：溶液中离子浓度比较、三种守恒的应用、pH、水的电离、离子积常数、溶解性。其中溶液
2、中离子浓度比较、三种守恒的应用,属高考命题中出现频率较高的热点。1【2019新课标】设NA为阿伏加德罗常数值。关于常温下pH=2的H3PO4溶液,下列说法正确的是A每升溶液中的H+数目为0.02NABc(H+)= c()+2c()+3c()+ c(OH)C加水稀释使电离度增大,溶液pH减小D加入NaH2PO4固体,溶液酸性增强【答案】B【解析】A、常温下pH2,则溶液中氢离子浓度是0.01mol/L,因此每升溶液中H数目为0.01NA,A错误；B、根据电荷守恒可知选项B正确；C、加水稀释促进电离,电离度增大,但氢离子浓度减小,pH增大,C错误；D、加入NaH2PO4固体,H2PO4浓度增大,抑
3、制磷酸的电离,溶液的酸性减弱,D错误；答案选B。【素养解读】本题以常温下磷酸溶液为载体,考查溶液中氢离子数与pH、体积之间关系的计算、溶液中电荷守恒原理的表述、稀释对电离度和溶液pH的影响、加入磷酸二氢钠固体对电离平衡和溶液酸性的影响等学科核心知识,虽然物质情境并不陌生,但也非常见的一元酸和二元酸,问题真实,有利于对宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等学科核心素养的考查。22019江苏室温下,反应+H2OH2CO3+OH的平衡常数K=2.2108。将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取废渣中的ZnO。若溶液混合引起的体积变化可忽略,室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确
4、的是A0.2 molL1氨水：c (NH3H2O)c() c (OH) c (H+)B0.2 molL1NH4HCO3溶液(pH7)：c () c () c (H2CO3) c (NH3H2O)C0.2 molL1氨水和0.2 molL1NH4HCO3溶液等体积混合：c()+c(NH3H2O)=c(H2CO3)+c ()+c()D0.6 molL1氨水和0.2 molL1 NH4HCO3溶液等体积混合：c (NH3H2O)+ c()+ c(OH)=0.3 molL1+ c (H2CO3)+ c (H+)【答案】BD【解析】A.NH3H2O属于弱碱,部分电离,氨水中存在的电离平衡有：NH3H2O
5、NH4+OH-,H2OH+OH-,所以c(OH-)c(NH4+),故A错误；B.NH4HCO3溶液显碱性,说明HCO3-的水解程度大于NH4+的水解,所以c(NH4+)c(HCO3-),HCO3-水解：H2O+HCO3-H2CO3+OH-,NH4+水解：NH4+H2ONH3H2O+H+,前者水解程度大且水解都是微弱的,则c(H2CO3)c(NH3H2O),故B正确；C.由物料守恒,n(N):n(C)=2:1,则有c(NH4+)+c(NH3H2O)=2c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-),故C错误；D.由物料守恒,n(N):n(C)=4:1,则有c(NH4+)+c(NH3H2O)
6、=4c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)；电荷守恒有：c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)；结合消去c(NH4+)得：c(NH3H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HCO3-)+2c(CO32-),0.2mol/LNH4HCO3与0.6mol/L氨水等体积混合后瞬间c(NH4HCO3)=0.1mol/L,由碳守恒有,c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L,将等式两边各加一个c(CO32-),则有c(NH3H2O)+c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)+3c
7、(H2CO3)+3c(HCO3-)+3c(CO32-),将带入中得,c(NH3H2O)+c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)+0.3mol/L,故D正确；故选BD。【素养解读】本题以水解平衡常数、盐和碱组成的混合溶液浸取废渣中的ZnO为载体,对稀氨水、碳酸氢铵单一溶液以及二者等体积混合溶液中粒子浓度关系进行考查。B项的关键是以溶液pH7为证据推理,确定别铵根离子和碳酸氢根离子的水解程度,进而辨别平衡时余下的溶质离子浓度大小以及水解所产生的弱电解质分子浓度的大小；C项的关键是聚焦混合溶液中总氮物质的量与总碳物质的量之比、平衡时各种含氮粒子总浓度与各种含碳粒子总浓度之比,二
8、者始终保持不变；D项的关键不仅是物料守恒,还要考虑电荷守恒等原理的运用。电解质溶液在考查思想、方法、能力和素养方面地位突出,一直是高考的热点。电解质溶液中的粒子浓度关系问题抽象且逻辑性强,过于关注定性分析,忽略了定量思维这一重要的化学思想、学科能力、思维方法和证据推理的学科素养的培养,从而导致了思维程序复杂化,使我们难以灵活掌握,更谈不上融会贯通。灵活地运用定量思维和简洁明了的数学推理,能化抽象为形象,在处理粒子浓度关系问题中事半功倍。不论单一溶质溶液还是混合溶质溶液(包括两种或多种物质反应后的溶液,下同),分析与解决相关的主要策略有三：首先,确定物质的宏观类别,是强电解质还是弱电解质,各物质
9、之间具有怎样的定量关系?通过宏观辨识培养学生类别性质意识。其次,确定溶液中存在哪些微粒,这些微粒哪些是不变的,例如强碱的阳离子：K+、Na+等；强酸的酸根：Cl一、SO42一等,它们不会发生水解等反应,因此物质的量或浓度不变,这是定量分析定量思维的标准、参照或依据。哪些微粒是变化的,例如：弱电解质、弱碱的阳离子NH4+、弱酸的酸根CH3COO一、CO32一、HCO3一、C1O一等,它们发生什么样的反应或变化,是否是可逆反应?存在什么样的平衡?这些变化或反应导致了微粒的物质的量或浓度发生了怎样的变化?是变大了还是变小了?变化的过程中又有哪些是不变的?不管怎样变化,以什么形式存在,和最初的物质之间
10、存在什么样的定量关系?这是我们判断、计算、推理的依据,同时各种粒子之间一定遵守电荷守恒、物料守恒和质子守恒等三大守恒,这也是定量的体现。通过微观探析树立和增强学生的微粒观,从微粒的角度分析和解决化学问题,可以预测或探析溶液的许多性质。微观探析培养学生变化观念、平衡思想以及守恒意识,展现了变与不变、动态和静态、对立与统一的辩证思想。第三,不管是弱电解质的电离还是盐类的水解都是微弱的,大多数物质的电离度或水解程度是1%的数量级,帮助学生牢固树立电离或水解的定量意识。通过宏观分类、微观变化思想梳理,明确微粒的反应、变化、平衡及守恒,灵活运用定量思维,通过公式推导、数字计算、逻辑推理确定离子浓度关系,
11、这一思维模型能较好地体现证据推理和模型认知这一学科素养。【典例1】【2018届重庆一中三模】常温时,配制一组c(Na2CO3)+c(NaHCO3)=0.100molL-1的混合溶液,溶液中c(CO32-)、c(HCO3-)与pH的关系如图所示。下列说法中错误的是(己知：CO32-+H2OHCO3-+OH- K=210-4,1g5=0.7)A. a点的溶液中：c(HCO3-)c(H2CO3)+c(CO32-)B. b点横坐标数值大约为10.3C. c点的溶液中：c(Na+)2c(CO32-)十c(HCO3-)D. 溶液中水的电离程度：ab0.05 molL-1,溶液中离子浓度大小c(HCO3-)
12、c(H2CO3)+c(CO32-),所以A选项是正确的;B.b点c(CO32-)=c(HCO3-)=0.05mol/L, 因为CO32-+H2OHCO3-+OH- ,K=c(OH-)=210-4,c(H+)=510-11,pH=-lg(510-11),所以B选项是正确的;C.c点溶液中,c(OH-)c(H+),溶液中存在电荷守恒, c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-)=c(H+)+c(Na+), c(Na+)2c(CO32-)+c(HCO3-)故C错误；D.a、b、c三点溶液中所含Na2CO3依次增多,所含NaHCO3依次减少,越弱越水解,对水的电离促进越大,即溶液中水的电离程度：abc(Cl-)c(HCO3-)c(CO32-)B. NH4HCO3溶液中存在：C(NH4+)=C(HCO3-)+C(CO32-)+C(H2CO3)C. 常温下,测得某纯CaSO3与水形成的浊液pH为9,已知Ka1(H2SO3)1.810-2,Ka2(H2SO3)6.010-9,忽略SO32-的第二步水解,则Ksp(CaSO3)3.610-10D. 若两种盐溶液的浓度相同且pH(NaX)pH(NaY),则c(X)c(OH)c(Y)c(OH
