溶液中微粒濃度的大小比較

有關溶液中微粒濃度的大小比較問題是中學化學中常見的問題。這類題目知識容量大、綜合性強，涉及的知識點有：弱電解質的電離平衡、鹽類的水解、電解質之間的反應等，既是教學的重點，也是高考的重點。如何用簡捷的方法準確尋找這類問題的答案呢？在電解質溶液中常存在多個平衡關系，應抓住主要矛盾（起主要作用的平衡關系），利用兩種理論、三種守恒、三個觀點去分析解題。

一、兩種理論

離子的產生及濃度變化與化學反應、電離、水解等過程直接相關，含單一溶質溶液解題時應首先考慮電解質的電離和水解。

1.電離理論

（1）弱電解質的電離程度不大，溶液中的微粒主要是以弱電解質的分子形式存在。

（2）多元弱酸是分步電離的，以第一步為主。例如H3PO4溶液，c（H3PO4）>c（H2PO4-）>c（HPO42-）>c（PO43-）。

（3）在電解質溶液中同時考慮水的電離。例如0.1 mol/L的CH3COOH溶液中，c（H+）>c（CH3COO-）。

2.水解理論

（1）弱離子因水解而消耗，但一般水解程度不大。

（2）水解的實質是水電離平衡的移動。例如NH4Cl溶液中，c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）>c（NH3·H2O）。

（3）多元弱酸的陰離子是分步水解的，以第一步為主。例如Na2CO3溶液中，c（CO3-）>c（HCO3-）>c（H2CO3）。

對于兩種溶液混合，應先著眼于物質之間的化學反應，再考慮電解質的電離及離子的水解；若沒有化學反應存在，則直接考慮電解質的電離及離子的水解。

二、三種守恒

電解質在溶液中存在著三種基本關系：物料守恒、元素守恒、電荷守恒。

1.物料守恒

物料守恒是電解質溶液中由于電離或水解因素，離子會發生變化，變成其他離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子的總數是不會改變的。

如NaHCO3溶液中，n（Na+）∶n（C）=1∶1，則推出：

c（Na+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）。

2.電荷守恒

電荷守恒是電解質溶液中所有陽離子所帶有的正電荷數與所有的陰離子所帶的負電荷數相等。

如NaHCO3溶液中，n（Na+）+n（H+）=n（HCO3-）+2n（CO32-）+n（OH-），則：c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）。

3.元素守恒

元素守恒是在化學變化中，元素種類、原子個數不發生變化。

如在0.1 mol/L的Na2S溶液中，S元素守恒則：

c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）=0.1 mol/L。

三、三個觀點

1.全面的觀點

探究離子濃度問題，要充分認識電解質在溶液中的表現，全面考慮溶液中各種離子的存在情況及相互關系。比如：在Na2CO3溶液中存在Na2CO3的電離、CO32-的水解、二級水解以及H2O的電離等多個反應，故溶液中微粒有H2O、Na+、CO32-、HCO3-、H2CO3、H+、OH-，忽視任何一個很微弱的反應、很微小的粒子都是不正確的。

2.矛盾的觀點

事物是矛盾的統一體，處理矛盾問題時要抓住主要矛盾。在比較離子濃度大小時，若溶液中存在競爭反應時，需要抓住主要矛盾來解決相關問題。如等物質的量的NH4Cl、NH3·H2O共存于溶液中，則溶液中同時存在NH4+水解和NH3·H2O的電離。由于NH3·H2O的電離程度大于NH4+的水解程度，故考慮電離而忽略水解。由此得出離子濃度的大小關系為：c（NH4+）>c（Cl-）>c（NH3·H2O）>c（OH-）>c（H+）。在應用此觀點時，正確判斷矛盾雙方的性質是必要的，如一級電離通常大于二級電離，一級水解通常大于二級水解。弱酸及其對應鹽、弱堿及其對應鹽所形成的緩沖溶液中通常情況是電離強于水解，極少數例外，如HCN及CN-。

3.聯系的觀點

事物是相互聯系、相互影響，而不是孤立存在的。溶液的離子亦如此，要應用化學原理，準確判斷離子之間的相互影響。比如：純水中由水電離出的H+、OH-滿足c（OH-）=c（H+）；若加入堿或酸，則堿或酸電離出的OH-、H+會抑制水的電離，而使c（H+）水=c（OH-）水，但數值減小；若加入可水解的鹽，則因弱離子的水解消耗H+或OH-而促進水的電離，c（H+）水與c（OH-）水不再相等。

另外在解此類選擇題中，我們還可以根據選項的內容和形式進行判斷。例如根據溶液的酸堿性來判斷的OH-、H+濃度相對大小，對選項進行分類；選項中用“>”或“<”連接的，用兩理論去分析；選項中用“=”連接的，用守恒關系去分析；等式中有弱電解質分子的，用物料守恒或元素守恒去判斷；等式的兩端分別是陽離子和陰離子的，用電荷守恒去判斷。

總的來講，在處理離子濃度問題時應著眼于對化學原理的分析，抓住兩種理論，明確前提條件；遵循三種守恒，確定相互聯系；把握三個觀點，確保思考嚴密、判斷準確。

（作者單位 陜西省西安市曲江第一中學）

編輯 張耀華