比較溶液中微粒濃度大小的平衡關系及解題策略

一、電荷數平衡關系

在電解質溶液中，無論存在多少種離子，溶液總是呈電中性，即陰離子所帶負電荷總數一定等于陽離子所帶正電荷總數。如NaHCO溶液中存在著Na、H、HCO、CO、OH，根據電荷數平衡關系，可得到:

C(Na)+C(H)=2C(HCO)+C(OH)+2C(CO)。

由于一個CO離子帶2個單位負電荷，因此與CO相平衡的+1價離子的濃度應是它的濃度的2倍。

二、物料平衡關系

在電解質溶液中，由于某些離子能夠水解，使離子的種類增多，但某些關鍵性的原子總是守恒的，即溶液中某一組分的原始濃度應該等于它在溶液中以各種形式存在的濃度之和。如KS溶液中S、HS都能水解，故S元素以S、HS、HS三種形式存在，則KS的原始濃度為:C(KS)=C(S)+C(HS)+C(HS)，由于在KS中K元素是S元素的2倍，因此:C(K)=2C(S)+2C(HS)+2C(HS)。

三、水電離離子平衡(質子守恒)關系

在電解質溶液中，水電離產生的H和OH的物質的量均相等，在發生水解的鹽溶液中有H或OH轉化為其它形式的情況存在。如NaPO水溶液呈堿性，是因為HO電離產生的H與PO結合生成HPO、HPO、HPO三種形式存在，依據H或OH守恒關系得:

C(OH)=C(H)+C(HPO)+2C(HPO)+3C(HPO)。

例1:將11.2L(標準狀況下)氣體緩慢通入50ml、1mol·L的NaOH溶液中，充分反應后所得溶液中C(H)>C(OH)，則溶液中離子濃度大小順序正確的是()。

A.C(Na)+C(H)=C(HSO)+C(SO)+C(OH)

B.C(Na)=C(HSO+C(HSO)+C(SO)

C.C(SO)

D.C(OH)=C(H)+C(HSO)+2C(HSO)

解析:由題中所給條件可知，SO與NaOH的物質的量按1∶1恰好反應生成NaHSO，又因C(H)>C(OH)，說明HSO的電離度大于HSO的水解度，即:

HSO?葑H+SO的程度大于HSO+HO?葑HSO+OH。

則溶液中C(SO)大于C(HSO)，而C(SO)小于C(HO)，故C不正確。

根據電荷數平衡關系得:

C(Na)+C(H)=C(HSO)+2C(SO)+C(OH)，故A不正確。

根據物料平衡關系得:

C(Na)=C(HSO)+C(HSO)+C(SO)=1 mol·L，故B正確。

由水電離離子數平衡關系得:

C(OH)=C(H)+C(HSO)+2C(HSO)，故D正確。

答案為B、D。

四、平衡移動原理分析法

電解質溶液中存在著電離平衡、水解平衡等。當條件改變時，平衡隨之發生移動，并遵循勒沙特列原理。通過分析多種平衡及其平衡移動情況，可以比較微粒濃度大小。

例2.某二元弱酸(化學式用HA表示)溶液，按下列發生一級和二級電離:

HA?葑H+HA，HA?葑H+A。

已知相同濃度時的電離度α(HA)>α(HA)，設下列四種溶液中:

A.0.01 mol·L的HA溶液

B.0.01 mol·L的NaHA溶液

C.0.02 mol·L的HCl與0.04 mol·L的NaHA溶液等體積混合液。

D.0.02 mol·L的NaOH溶液與0.02 mol·L的的NaHA溶液等體積混合液。

據此，填寫下列空白(填代號):

(1)C(H)由大到小的順序為 ;

(2)C(HA)由大到小的順序為 ;

(3)C(A)由大到小的順序為 。

解析:此題是比較四種不同溶液或混合溶液中微粒濃度的大小，較為復雜，若用“平衡原理”的思路分析，可使問題化繁為簡，化難為易。

在A項0.01 mol·LHA溶液中，存在著HA的部分電離，且第一步電離大于第二步。

在B項0.01 mol·L的NaHA溶液中，NaHA完全電離得到Na和HA，存在著HA?葑H+A的電離平衡，但電離程度很弱，同時存在著H+HO?葑HA+OH的水解平衡，其水解程度也較弱。

C項將0.02 mol·L的HCl溶液與0.04 mol·L的NaHA溶液等體積混合后，HCl與NaHA可發生反應:HCl+NaHA=NaCl+HA，根據反應方程式可得出，混合后的溶液初始濃度可看作:0.01mol·LNaHA，0.01 mol·LNaCL、0.01 mol·LHA，但混合液中存在HA?葑H+HA、HA?葑H+A的電離平衡，第一步電離大于第二步，而NaHA完全電離，NaHA=Na+HA，由于產生較多的HA離子促使上述HA的電離平衡向左移動，從而使HA的電離受到抑制。顯然，該溶液中的C(H)小于A溶液，C(HA)大于A溶液。

D項將濃度均為0.02 mol·LNaOH和NaHA溶液等體混合后發生反應:NaOH+NaHA=NaA+HO，則生成0.01 mol·L的NaA溶液，由于NaA完全電離，則C(A)最大，又由于A的水解，A+HO?葑HA+OH(主要取決于第一步)，溶液呈堿性，且水解程度大于C溶液，因此C(H)最小。

綜上分析得出答案為:(1)A>C>B>D;(2)C>A>B>D;(3)D>C>B>A。