电解质溶液中离子浓度大小比较

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  “电解质溶液中离子浓度大小关系”既是高中化学重要的理论知识,又是高中化学教学的重点和难点。这种题型考查的知识点多,灵活性、综合性较强,是大部分学生的难点。下面结合具体的教学实例对本知识点的解题思路、方法规律加以阐述论证。
  一、分类解析
  1.单一溶液中离子浓度比较。
  例1:以一元弱酸CH3COOH为例,分析CH3COOH溶液中各微粒浓度大小。
  分析:在CH3COOH溶液中,存在两种电离平衡:
  CH3COOH CH3COO- + H+
  H2O OH- + H+
  根据电荷平衡则有:c(H+) = c(CH3COO-)+c(OH-)
  由于CH3COOH是弱电解质,电离程度不大,所以c(CH3COOH)远大于c(H+) ;c(CH3COOH)也远大于c(CH3COO-)。
  结论:溶液中微粒浓度大小关系为:
  c(CH3COOH) > c(H+) > c(CH3COO-) > c(OH-)
  小结:单一溶液中,(1) 弱酸或弱碱考虑电离;弱酸或弱碱的正盐溶液考虑水解。(2) 酸式盐溶液——电离和水解同时存在,要同时考虑,但要分清主次。
  2.混合溶液离子浓度的大小比较。
  例2:将PH=3的CH3COOH与PH=11的NaOH溶液等体积混合后,在所得的混合溶液中,下列关系式正确的是:
  A. c(Na+) > c(CH3COO-) > c(H+) > c(OH-)
  B.c(Na+) + c(H+)=c(CH3COO-) + c(OH-)
  C.c(CH3COO-) > c(Na+) > c(H+) > c(OH-)
  D.c(Na+) = c(CH3COO-) > c(OH-) > c(H+)
  答案:BC
  分析PH=3,c(H+)=10-3mol/L,PH=11,c(OH-) =10-3 mol/L,因为CH3COOH是弱电解质,所以CH3COOH的浓度远大于盐酸的浓度;二者等体积混合反应后,CH3COOH过量;同时生成CH3COONa。
  在反应后的溶液中,存在如下平衡:
  CH3COONa Na+ + CH3COO- (主)
  CH3COOH CH3COO- + H+ (次)
  CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- (再次)
  H2O H+ + OH- (最次)
  因為CH3COOH 的电离平衡程度大于CH3COONa的水解程度,所以c(CH3COO-) > c(Na+) ,且溶液显酸性,即 c(H+) >c(OH-)。C选项正确,根据电荷守恒,B选项正确。
  答案:BC
  二、链接高考
  (2009年江苏)下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是:
  A.室温下,向0.01mol/LNH4HSO4 溶液中滴加NaOH 溶液至中性:c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)
  B.0.1mol/LNaHCO3溶液: c(Na+)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)
  C.Na2CO3溶液:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)
  D.25℃时,PH=4.75,浓度均为0.1mol/L的CH3COOH 、CH3COONa 混合溶液: c(CH3COO- )+c(OH-)  分析:A.NH4HSO4 和NaOH 若按物质的量之比1∶1反应,生成强酸弱碱盐,呈酸性。
  2NH4HSO4 +2NaOH=(NH4)2SO4 +Na2SO4+2H2O
  要使二者反应后呈中性,NaOH应略过量中和NH4+。使NH4+的水解程度和NH3·H2O的电离程度相当。即:
  n(NaOH)>n(NH4HSO4) c(Na+)>c(SO42-) c(SO42-) >c(NH4+)
  呈中性:c(OH-)=c(H+) , OH-、H+均来自水的电离。
  结论: c(Na+)>c(SO42-) >c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)
  B.错误 (略)
  C.正确 质子守恒:c(OH-)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)+c(H+)
  D.混合溶液呈酸性 c(H+) >c(OH-) ①
  物料守恒2c(Na+) = c(CH3COOH)+c(CH3COO- )②
  电荷守恒 c(Na+)+ c(H+)=c(CH3COO- )+c(OH-)③
  由①②③联立得:
  C (CH3COO- )+c(OH-)>c(CH3COOH)+c(H+) D错误
  答案:AC
  小结:混合后溶液的酸碱性取决于溶质的电离和水解的情况,一般原则是:若溶液中有酸或碱存在,要考虑酸和碱的电离,即溶液相应地显酸性或碱性;若溶液中的溶质仅为盐,则考虑盐水解情况;对于特殊情况要按所给的知识情景“定性、定量相结合”进行判断。
  作者单位 陕西省汉中市城固县第二中学
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