溶液中微粒濃度關(guān)系分析

摘 要： 本文從溶液中微粒濃度排序知識(shí)點(diǎn)入手分析其解題原理和方法，探討其有效解題策略。

關(guān)鍵詞： 電離平衡 守恒 微粒濃度排序

溶液中微粒濃度排序是電離平衡鹽類水解部分中的重要知識(shí)點(diǎn)，也是高考的熱點(diǎn)及主要題型之一。主要涉及的知識(shí)點(diǎn)有弱電解質(zhì)（弱酸、弱堿）的電離平衡，鹽類水解，電離與水解的聯(lián)系，溶液中陰、陽(yáng)離子的電荷守恒，物料守恒及水電離出的H與OH之間的守恒（質(zhì)子守恒）。雖說(shuō)題型單一，但由于涉及知識(shí)點(diǎn)多，學(xué)生在解題時(shí)仍感到棘手。本文著重從知識(shí)點(diǎn)入手，分析溶液中微粒濃度大小關(guān)系，以供參考。

一、考慮弱電解質(zhì)的電離平衡

例1：碳酸溶液中微粒濃度排序

解析：由于電離的程度很小，因此弱電解質(zhì)電離產(chǎn)生的離子濃度小于被電離的離子濃度，且多元弱酸（堿）的電離由第一步?jīng)Q定。

HCO？葑H+HCO？搖？搖 K

HCO？葑H+CO？搖？搖 K

K>>K

所以有C（HCO）>>C（H）>C（HCO）>C（CO）

二、考慮鹽類的水解

例2：碳酸鈉溶液中微粒濃度排序

解析：由于鹽類的水解程度很小，因此水解生成的離子濃度小于被水解的離子濃度。

NaCO=2Na+CO

CO+HO？葑HCO+OH？搖 ？搖K

HCO+HO？葑HCO+OH？搖？搖K

K>>K

所以有C（Na）>C（CO）>>C（OH）>（HCO）>C（H）

三、考慮電離與水解的聯(lián)系

例3：CHCOOH與CHCOONa混合溶液微粒濃度排序

解析：在CHCOOH與CHCOONa混合溶液中同時(shí)存在CHCOOH的電離平衡與CHCOONa的水解平衡即存在下列電離，水解的共軛關(guān)系：

CHCOOH？葑CHCOO+H

CHCOO+HO？葑CHCOOH+OH

溶液中CHCOOH與CHCOO，H與OH分別存在著此消彼長(zhǎng)的制約關(guān)系，同理像NH·HO與NHCl的混合液，弱酸的酸式鹽溶液中也存在上述關(guān)系。給溶液中微粒濃度排序必須判斷哪種平衡進(jìn)行的程度大。

判斷方法通常有兩種。

方法一：由混合溶液的pH判斷。

若CHCOOH與CHCOONa混合液，pH>7，則C（H）>C（OH），CHCOOH電離程度>CHCOONa的水解程度溶液，呈酸性。

又因?yàn)镃（H）+C（Na）=C（OH）+C（CHCOO）（電荷守恒）

所以C（Na）

所以有C（CHCOO）>C（Na）>C（H）>C（OH）

若pH=7，則C（H）=C（OH），CHCOOH電離程度與CHCOONa水解程度相等

則C（Na）=C（CHCOO）>C（H）=C（OH）

若pH>7，則C（H）

則C（Na）>C（CHCOO）>C（OH）>C（H）

小結(jié)：對(duì)于像CHCOOH與CHCOONa這樣的混合液，溶液的酸堿性應(yīng)考慮CHCOOH水解等知識(shí)，其程度大小與兩者物質(zhì)的量大小有關(guān)。

方法二：由微粒大小判斷。

例如HX—NaX的混合物，若C（X）>C（Na）

則HX的電離程度大于NaX的水解程度

則溶液中離子濃度關(guān)系為C（X）>C（Na）>C（H）>C（OH）

例4：在0.1mol·LNaHSO溶液中，有C（Na）>C（HSO）>C（SO）>C（HSO），則該溶液中C（H）？搖？搖 ？搖？搖C（OH）（填“>”“=”“<”）簡(jiǎn)述理由？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖。

解析：NaHSO溶液存在：

HSO？葑H+SO（電離平衡）

HSO+HO？葑OH+HSO（水解平衡）

由于C（SO）>C（HSO），因此推出HSOm3電離程度大于其水解程度。

即有C（H）>C（OH）

注意點(diǎn)：對(duì)于HX與NaX混合液，不管HX的電離程度與水解的程度誰(shuí)大，C（HX）+C（X）=定值（物料守恒）

例如，用物質(zhì)的量都是0.1mol的HCN和NaCN混合后配成1L溶液，C（HCN）+C（CN）=0.2mol/L

四、考慮電解質(zhì)溶液中微粒間的守恒關(guān)系

在分析溶液中微粒間的等量關(guān)系時(shí)要抓住：

1.電荷數(shù)平衡關(guān)系（電荷守恒）；

2.元素的原子間守恒關(guān)系（物料守恒）；

3.水電離出的H與OH間平衡關(guān)系（質(zhì)子守恒）；

4.上述守恒關(guān)系的導(dǎo)出式。

例5：0.1mol/LNHCl溶液中微粒濃度關(guān)系

解析：NHCl是強(qiáng)酸弱堿鹽要考慮其水解（原理）

①C（Cl）>C（NH）>C（H）>C（OH）（水解）

②C（Cl）+C（OH）=C（H）+C（NH）（電荷守恒）

③C（Cl）=C（NH）+C（NH·HO）=0.1mol/L（物料守恒）

④C（H）=C（OH）+C（NH·HO）（質(zhì)子守恒）

⑤C（Cl）>C（NH）>C（H）>C（NH·HO）（由①④導(dǎo)出）

例6：0.1mol/LNaHCO溶液中有哪些守恒關(guān)系式？

解析：NaHCO是弱酸的酸式鹽，電離出的HCO具有水解、電離二重性。

HCO？葑H+CO（電離）

HCO+HO？葑HCO+OH（水解）

由物料守恒：C（Na）=C（HCO）+C（CO）+C（HCO）=0.1mol/L？搖？搖 ？搖①

由電荷守恒：C（Na）+C（H）=C（OH）+C（HCO）+2C（CO） ？搖②

由①②得C（H）+C（HCO）=C（CO）+C（OH）（導(dǎo)出式）？搖？搖？搖

③

即C（H）-C（CO）+C（HCO）=C（OH）

其意義是水電離出的H與OH相等。

五、溶液中微粒濃度關(guān)系分析思路及考慮知識(shí)點(diǎn)

正確分析溶液中微粒濃度的關(guān)系，首先，根據(jù)題目分析確定所得溶液中溶質(zhì)的成分及它們物質(zhì)的量的大小。其次，列出溶質(zhì)發(fā)生變化的離子方程式（如電離、水解離子方程式），利用題給數(shù)據(jù)分析比較各微粒濃度的大小關(guān)系。最后，根據(jù)電荷守恒，物料守恒，質(zhì)子守恒列出有關(guān)恒等關(guān)系。解題時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是若未講溶質(zhì)微粒還應(yīng)考慮水分子；二是對(duì)不熟悉的恒等關(guān)系要想到從“三守恒”關(guān)系推導(dǎo)。

例7：（09江蘇13）下列溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是（ ？搖？搖）

A.室溫下，向0.01mol·LNHHSO溶液中滴加NaOH溶液至中性：

c（Na）>c（SO）>c（NH）>c（OH）=c（H）

B.0.1mol·LNaHCO溶液：c（Na）>c（OH）>c（HCO）>c（H）

C.NaCO溶液：c（OH）-c（H）=c（HCO）+2c（HCO）

D.25℃時(shí)，pH=4.75、濃度均為0.1mol·L的CHCOOH、CHCOONa混合溶液：c（CHCOO）+c（OH）

答案：AC

解析：B項(xiàng)，NaHCO溶液中，OH是由HCO水解和水的電離所出成的，但是這些都是微弱的。HCO的濃度永大于OH濃度，故錯(cuò)；D項(xiàng)，由電荷守恒有：c（CHCOO）+c（OH）=c（H）+c（Na），由物料守恒可得：2c（Na）=c（CHCOO）+c（CHCOOH），將兩式中的c（Na）消去，可得c（CHCOO）+2c（OH）=2c（H）+c（CHCOOH）。所以c（CHCOO）+c（OH）-c（H）-c（CHCOOH）=c（H）-c（OH），因?yàn)閜H=4.75，所以c（H）-c（OH）>0，所以D項(xiàng)不等式應(yīng)為”>”，故錯(cuò)。

考點(diǎn)分析：

①混合溶液中離子濃度的關(guān)系，電荷守恒；

②等pH的溶液中物質(zhì)的量濃度的大小關(guān)系；

③電離和水解的相互關(guān)系；

④酸式鹽溶液中離子的濃度大小關(guān)系。