电解质溶液中离子浓度大小比较的几点体会(转)

电解质溶液是高中化学重要的基础理论之一,从近几年的高考试题可以看出,涉及电解质溶液的考点多,重现率高。其主要的热点是:1、外界条件对电离平衡的影响、强弱电解质的比较;2、酸碱混合后溶液酸碱性的判断及PH值的计算,混合后溶液中离子浓度的大小比较,3、盐对水的电离平衡的影响、盐溶液中离子浓度的大小比较等。

这部分知识是大部分学生的难点,许多同学在学习中常常下了很大的功夫却得不偿失,因此考试中得分率很低。我在教学中发现,学生怕这部分知识的主要原因是对弱电解质的电离、及影响弱电解质电离平衡的因素等知识点学习不透彻,常常不能综合考虑题中出现的问题。花了很多时间做了却由于一点考虑不周功亏一篑,有的学生干脆放弃这一类题,考场上遇上了随便找个选项一填了事。那么如何通过学习能正确且快速的分析解好这类题呢?当然除了学好基础外,还需要有一套科学的解题思路模式。下面是我在教这部分知识时的做法,写出来和大家共同探讨。

有关电解质溶液中离子浓度大小比较的题,在做时首先搞清溶液状况,是单一溶液还是混合溶液,然后再根据情况分析。
1、单一溶质的溶液中离子浓度比较
① 多元弱酸溶液中,由于多元弱酸是分步电离(注意,电离都是微弱的)的,第一步的电离远远大于第二步,第二步远远大于第三步。由此可判断多元弱酸溶液中离子浓度大小顺序。例H3PO4溶液中:c(H+)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)
② 多元弱酸的强碱正盐溶液中,要根据酸根离子的分步水解(注意,水解都是微弱的)来分析。第一步水解程度大于第二步水解程度,依次减弱。如Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
③ 多元弱酸的酸式盐溶液中:由于存在弱酸的酸式酸根离子的电离,同时还存在弱酸的酸式酸根离子的水解,因此必须搞清电离程度和水解程度的相对大小,然后判断离子浓度大小顺序。常见的NaHCO3 NaHS,Na2HPO4溶液中酸式酸根离子的水解程度大于电离程度,溶液中c(OH-)>c(H+)溶液显碱性,例NaHCO3中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),
在NaHSO3,NaH2PO4溶液中弱酸根离子电离程度大于水解程度,溶液显酸性c(H+) >c(OH-)。
例在NaHSO3中:c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-).

规律:① 盐电离离子 > 离子第一步水解(电离)> 水的电离离子 > 第二步水解粒子 ② 第一步水解生成的粒子浓度在[OH-]和[H+]之间,第二步水解生成的粒子浓度最小 例:Na2S溶液中的各离子浓度大小的顺序:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)

④ 不同溶液中同种离子浓度的比较:既要考虑离子在溶液中的水解因素,又要考虑其它离子的影响,是抑制还是促进,然后再判断。
例;常温下物质的量浓度相等的a.(NH4)2CO3b. (NH4)2SO4.c.(NH4)2Fe(SO4)2三种溶液中c(NH4+)的大小;NH4+在水溶液中发生水解显酸性,CO3.2-离子水解显碱性,两离子水解相互促进,Fe2+水解显酸性与NH4+水解相互抑制,因此三溶液中c(NH4+): c>b>a。
2、 混合溶液中离子浓度的比较
① 强酸与弱碱溶液混合后溶液中离子浓度大小比较,首先要考虑混合后溶液的状况及溶液的酸碱性。
酸过量:溶液为强酸和强酸弱碱盐的混合溶液,溶液中c(H+) >c(OH-)呈酸性
酸碱恰好完全反应:溶液为单一盐溶液,弱碱根离子水解,溶液呈酸性
碱少量过量:溶液为弱碱和强酸弱碱盐的混合溶液,溶液中c(OH-)=c(H+)呈中性
碱大量过量:溶液为大量弱碱和强酸弱碱盐的混合溶液,溶液中c(OH-)>c(H+)呈碱性。根据这几种情况可判断溶液中离子大小情况。

例:(2009年高考全国理综Ⅱ、10题)用0.10mol/L的盐酸溶液滴定0.10mol/L的氨水,滴定过程中不可能出现的结果是:( )
A. c(NH4+)>c(Cl-), c(OH-)>c(H+) B. c(NH4+)=c(Cl-); c(OH-)=c (H+)
C. c(Cl-)>c(NH4+), c(OH-)>c(H+) D. c(Cl-)>c(NH4+), c(H+)>c(OH-)
〔解析〕:氨水和盐酸混合后,溶液中仅有四种离子,c(Cl-)、c(NH4+) 、c(OH-)、c(H+)。氨水大量过量时呈现碱性时A成立,溶液中c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+);溶液呈中性时根据电荷守恒B成立;溶液恰好完全反应时溶液为NH4Cl溶液,NH4+水解使溶液呈酸性,溶液中c(Cl-)>c(NH4+)> c(H+)>c(OH-),若盐酸过量时溶液为盐酸和氯化铵的混合溶液溶液也呈酸性,D都成立;C中阴离子浓度均大于阳离子浓度,不符合电荷守恒,正确选项为C。
②强碱和弱酸溶液混合后,溶液中离子浓度的大小比较
呈碱性包括两种情况;强碱和强碱弱酸盐的混合溶液及单一强碱弱酸盐溶液。
呈中性: 强碱弱酸盐和少量弱酸的混合溶液
呈酸性:强碱弱酸盐和大量弱酸的混合溶液
12、(上海化学试题14).某酸性溶液中只有Na+、CH3COO-、H+、OH-四种离子。则下列描述正确的是 ( )
A.该溶液由pH=3的CH3COOH与pH=11的NaOH溶液等体积混合而成
B.该溶液由等物质的量浓度、等体积的NaOH溶液和CH3COOH溶液混合而成
C.加入适量的NaOH,溶液中离子浓度c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
D.加入适量氨水,c(CH3COO-)一定大于c(Na+)、c(NH4+)之和
[答案]:A
[解析]:此题的关键应注意题中的“酸性”两个字,选项B溶液NaOH与CH3COOH恰好完全反应,所以溶液呈碱性;选项C:根据电荷守恒:
c(CH3COO-)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+),推导出:
c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+) -c(OH-),如果c(CH3COO-)=c(Na+),同时有:
c(H+) =c(OH-) ;如果c(CH3COO-)c(OH-);所以在任何情况下溶液的离子关系c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)都不能成立;选项D中加入氨水,由电荷守恒得:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(NH4+)+c(H+),当溶液仍呈酸性即c(OH-)<c(H+),则c(CH3COO-)>c(NH4+)+c(Na+);当溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),则c(CH3COO-)=c(NH4+)+c(Na+);当溶液呈碱性时,c(H+)<c(OH-),则c(CH3COO-)<c(NH4+)+c(Na+),所以c(CH3COO-)不一定大于c(Na+)、
c(NH4+)之和。
3理解掌握电解质溶液中的几种守恒关系;
①溶质守恒:(物料守恒)溶质在溶液中某种离子的各种存在形式总和不变。
如:在CH3COONa溶液中c(CH3COO-)+ c(CH3COOH)= c(Na+)=c( CH3COONa)
②溶剂守恒:(质子守恒)溶液中溶剂水电离的c(H+)和c(OH-)浓度相等,
如:在CH3COONa溶液中,水所电离的H+被部分CH3COO-结合生成CH3COOH,因此:c(H+)+ c(CH3COOH)= c(OH-)
③电荷守恒:任何溶液中都呈电中性,溶液中阳离子所带的正电荷总和等于阴离子所带的负电荷总和。在CH3COONa溶液中:
c(CH3COO-)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
利用好守恒关系也可以达到事半功倍的效果。
例1:(广东化学试题17)盐酸、醋酸和碳酸氢钠是生活中常见的物质。下列表述正确的是
A.在NaHCO3溶液中加入与其等物质的量的NaOH,溶液中的阴离子只有CO 和OH-B.NaHCO3溶液中:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)
C.10 mL0.10mol•L-1CH3COOH溶液加入等物质的量的NaOH后,溶液中离子的浓度由大到小的顺序是:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.中和体积与pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物质的量相同
[答案] C。
[解析] A中,生成Na2CO3溶液,CO 会发生水解,生成HCO ,所以A错;在.NaHCO3溶液中,电荷守恒 :C(H+)+C(Na+)=C(HCO )+2C(CO )+C(OH-) ;
物料守恒:C(Na+)=C(HCO )+ C(CO )+C(H2CO3) ;
两式相减得 :C(H+)+ C(H2CO3) = C(CO )+C(OH-) 所以B错误。C中,生成NaAc,Ac-水解呈碱性,故C正确;相同pH,相同体积的HCl和HAc,因为HAc为弱酸,所以HAc的物质的量浓度大,HAc所消耗的NaOH的物质的量多,D错。
例2:某溶液中有四种离子, H+ 、OH- 、CH3COO-、Na+,溶液中离子存在哪些关系。
〔解析〕我们按以下几种情况考虑溶液的酸碱性和离子浓度的关系:
a、当溶液是单一的盐(CH3COONa)溶液并呈碱性时的情形:
守恒关系: 溶质守恒:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+);
溶剂守恒:c(OH-)= c(CH3COOH)+c(H+),
电荷守恒:c(CH3COO-)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 。
b、当溶液呈中性时的情形,溶质是CH3COONa和CH3COOH的混合情形,相当于CH3COONa没水解,CH3COOH没电离。
守恒关系:
溶质守恒:c(CH3COO-) =c(Na+);
溶剂守恒:c(OH-)=c(H+),
电荷守恒:c(CH3COO-)+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
大小关系:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)=c(H+)
c、当溶液呈酸性时的情形,溶质是CH3COONa和CH3COOH的混合情形,相当于CH3COONa和CH3COOH的混合溶液呈中性的基础上又加入了醋酸溶液。
大小关系:c(CH3COO-)>c(Na+)> c(H+)>c(OH-)
d、强碱弱酸盐碱过量时的情形,溶质是CH3COONa和NaOH的混合情形,
大小关系:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 或c(Na+)>c(CH3COO-)=c(OH-)>c(H+)或c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+) 。

搞清了这几种规律,遇到题时认真分析,则游刃有余。

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