離子濃度比較搞清溶質(zhì)是關(guān)鍵

謝曙初

浙江省從2014級入學(xué)的學(xué)生開始實行新的高校招生制度，采用“7選3”模式進行考試.學(xué)考和選考考查的范圍和要求都不相同，學(xué)考70分部分試題考查的范圍是必修課程，包括化學(xué)1、化學(xué)2和化學(xué)反應(yīng)原理中的少部分內(nèi)容.選考30分部分試題考查的是選修內(nèi)容，包括化學(xué)反應(yīng)原理、實驗化學(xué)和有機化學(xué)基礎(chǔ).這也導(dǎo)致了新老高考試題在問題設(shè)計中略有不同.例如選擇題中考查電解質(zhì)溶液，老高考中可以考查平衡常數(shù)及其計算，但平衡常數(shù)在新高考中不是學(xué)考要求，所以該題在問題設(shè)計時只能考查離子濃度大小比較、離子濃度之間的關(guān)系等等.雖然難度上下降了很多，但依然是考查的熱點，也是考生的難點.本文將通過新老高考下的試題的對比分析，給出解答該類試題的一般方法和思路.

（2016年浙江高考理綜第12題）苯甲酸鈉（COONa，縮寫為NaA）可用作飲料的防腐劑.研究表明苯甲酸（HA）的抑菌能力顯著高于A-.已知250C時，HA的Ka=6.25×10-5，H2CO3的Ka1=4.17×10-7，Ka2=4.90×10-11.在生產(chǎn)碳酸飲料的過程中，除了添加NaA外，還需加壓充入CO2氣體.下列說法正確的是（溫度為25℃，不考慮飲料中其他成分）（）.

A.相比于未充CO2的飲料，碳酸飲料的抑菌能力較低

B.提高CO2充氣壓力，飲料中c（A-）不變

C.當(dāng)pH為5.0時，飲料中c（HA）c（A-）=0.16

D.碳酸飲料中各種粒子的濃度關(guān)系為：c（H+）=c（HCO-3）+c（CO2-3）+c（OH-）-c（HA）

試題中考查的知識有：酸的電離常數(shù)的表示方法，根據(jù)酸的電離常數(shù)的大小判斷酸性強弱，壓強對化學(xué)平衡移動的影響，電解質(zhì)溶液中離子濃度之間的關(guān)系（電荷守恒和物料守恒），pH的概念等.

（2016年4月浙江化學(xué)選考第23題）常溫下，向20.00 mL 0.1000 mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入0.1000 mol·L-1的NaOH溶液，pH隨NaOH溶液體積的變化如圖1所示.下列說法不正確的是（）.

A.在反應(yīng)過程中，c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-）

B.pH=5時，c（CH3COO-）>c（Na+）>c（H+）>c（OH-）

C.pH=6時，c（Na+）+c（H+）-c（OH-）+c（CH3COOH）=0.1000 mol·L-1

D.pH=7時，消耗NaOH溶液的體積小于

20.00 mL

試題中考查的知識有：弱酸與強堿的反應(yīng)，鹽類的水解，電解質(zhì)溶液中離子濃度之間的關(guān)系（電荷守恒和物料守恒），由pH值判斷溶液的酸堿性等.

對比兩份試題，新高考下的試題考點明顯減少，重點考查電解質(zhì)溶液中離子濃度之間的關(guān)系（電荷守恒和物料守恒）.筆者研究發(fā)現(xiàn)，該類試題難就難在兩種物質(zhì)反應(yīng)后溶液中離子和弱電解質(zhì)溶質(zhì)是什么，濃度大小如何？

上題中，選項A，反應(yīng)過程中，溶液里始終含有4種離子Na+、CH3COO-、H+、OH-.離子電荷守恒關(guān)系為c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-）.選項B，pH=5時，溶質(zhì)為CH3COONa和CH3COOH，顯酸性，依然含有4種離子Na+、

CH3COO-、H+、OH-.結(jié)合離子的電荷守恒及酸性溶液即可判斷正確與否.選項C，溶質(zhì)為CH3COONa和CH3COOH，顯酸性，依然含有4種離子Na+、

CH3COO-、H+、OH-.根據(jù)電荷守恒可知c（Na+）+c（H+）-c（OH-）=c（CH3COO-），而因為醋酸中加氫氧化鈉溶液，不斷的稀釋，c（CH3COO-）+c（CH3COOH）<0.1000 mol·L-1.選項D，pH=7時，溶質(zhì)為CH3COONa和CH3COOH，可見醋酸沒有完全中和，消耗的NaOH溶液的體積小于20.00 mL.例1（2016浙江浙江省名校教育戰(zhàn)略協(xié)作共同體卷第23題）向10.0 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10mol·L-1的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖2所示（假設(shè)無氣體逸出），下列有關(guān)敘述正確的是（）.

A.M-N間一定存在c（Cl-）>c（NH+4）>c（OH-）>c（H+）

B.M點對應(yīng)的鹽酸體積為10.0 mL

C.pH=7溶液中有c（NH+4）=c（Cl-）=c（H+）=c（OH-）

D.P點處的溶液中存在：

2c（NH+4）+2c（NH3·H2O）=c（Cl-）

分析選項A，氨水中滴加鹽酸，溶液中存在的離子有Cl-、 NH+4、OH-、H+.電荷守恒：c（Cl-） +c（OH-）=c（NH+4）+c（H+），M-N間為堿性，溶質(zhì)是NH3·H2O 和NH4Cl.當(dāng)氨水大大過量時，有可能存在c（OH-）>c（Cl-）.選項B，M點為中性，溶質(zhì)是NH3·H2O 和NH4Cl，可知氨水沒有完全中和，鹽酸體積小于10.0mL .選項C，c（H+）=c（OH-），結(jié)合離子的電荷守恒，可知c（NH+4）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-）.選項D，P處的溶質(zhì)是NH4Cl∶HCl=1∶1，離子為NH+4∶H+∶Cl-=1∶1∶2，考慮到銨根離子的水解，根據(jù)物料守恒可知2c（NH+4）+

2c（NH3·H2O）=c（Cl-）.

例2（2016嘉興高三基礎(chǔ)測試卷第24題） 常溫下，向20.00 mL 0.1000 mol·L-1 （NH4）2SO4溶液中逐滴加入0.2000 mol·L-1 NaOH時，溶液的pH與所加NaOH溶液體積的關(guān)系如圖3所示（不考慮揮發(fā)）.下列說法正確的是（）.圖3

A.點a所示溶液中：c（NH+4）>c（SO2-4）>

c（OH-）>c（H+）

B.點b所示溶液中：c（NH+4）=c（Na+）>c（H+）=c（OH-）

C.點c所示溶液中：c（SO2-4）+c（H+）=

c（NH3·H2O）+c（OH-）

D.點d所示溶液中：c（SO2-4）>c（NH3·H2O）>c（NH+4）>c（OH-）

分析選項A，點a處為（NH4）2SO4溶液，顯酸性，離子濃度大小關(guān)系為c（NH+4）>c（SO2-4）>c（H+）>c（OH-）.選項B，點b處相當(dāng)于1份（NH4）2SO4 與不到1份NaOH反應(yīng)，離子的電荷守恒為2c（SO2-4）+c（OH-）=c（H+） +c（Na+）+c（NH+4），而c（H+）=c（OH-），所以2c（SO2-4）=c（Na+）+c（NH+4），點b處溶質(zhì)為（NH4）2SO4、NH3·H2O、Na 2SO4，SO2-4為1份，NH+4和NH3·H2O共2份，Na+小于1份，因此銨根離子的濃度大于鈉離子濃度.選項C，點c處1份（NH4）2SO4 與1份的NaOH反應(yīng)，溶質(zhì)為NH+4∶NH3·H2O∶SO2-4∶Na+=1∶1∶1∶1.物料守恒為：c（NH3·H2O）+c（NH+4） =2c（Na+）=2c（SO2-4），電荷守恒為：c（NH+4）+c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+2c（SO2-4）兩者結(jié)合即可知選項C正確.選項D，點d處1份（NH4）2SO4與2份NaOH反應(yīng)，溶質(zhì)為NH3·H2O∶Na+∶SO2-4=2∶2∶1，很明顯c（NH3·H2O）>c（SO2-4），選項D錯誤.

例3室溫時，向20 mL 0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液，得到溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系如圖4所示（假設(shè)滴加過程中無氣體產(chǎn)生，且混合溶液的體積可看成混合前兩溶液的體積之和），下列說法不正確的是（）.

A.pH=7時，溶液中c（Na+）>c（SO2-4）>c（NH+4）>c（OH-）=c（H+）

B.當(dāng)V（NaOH）=20 mL時，溶液中水的電離程度比純水大

C.當(dāng)V（NaOH）=30 mL時，溶液中c（SO2-4）+c（H+）=c（NH3·H2O）+c（OH-）

D.滴加NaOH溶液從30 mL到40 mL，溶液中c（Na+）+c（SO2-4）=0.1 mol·L-1始終成立

分析選項A，當(dāng)溶液為中性時，是1份NH4HSO4與1份多一點的NaOH反應(yīng)，溶液中SO2-41份， Na+1份多，NH3·H2O和NH+4共1份.選項A正確.選項B，V（NaOH）=20mL，即1份NH4HSO4與1份的NaOH反應(yīng)，溶液中NH+41份，Na+ 1份，SO2-41份，銨根離子會發(fā)生水解，水的電離度比純水中大.選項C，V（NaOH）=30 mL，即2份NH4HSO4與3份NaOH反應(yīng)，氫氧根離子先與氫離子反應(yīng)，銨根離子反應(yīng)了一半，溶質(zhì)為NH+41份，NH3·H2O 1份，Na+3份，SO2-42份，因此有物料守恒：3＼[c（NH3·H2O）+c（NH+4）＼]=3c（SO2-4）=2c（Na+），電荷守恒：c（H+）+c（NH+4）+c（Na+）=2c（SO2-4）+c（OH-），綜合后得：12c（SO2-4）+c（H+）=c（NH3·H2O）+c（OH-）.選項D，硫酸根和鈉離子原來都是0.1 mol·L-1，因此混合后兩者之和肯定是0.1 mol·L-1.好比是0.1 mol·L-1的HCl與0.1 mol·L-1的HCl不管怎么混合c（H+）都是0.1 mol·L-1.

由于學(xué)考范圍的限制，在學(xué)考70分部分，電解質(zhì)溶液考查方式只能是弱酸和強堿反應(yīng)，強酸和弱堿反應(yīng).考點有溶液的酸堿性與溶液中c（H+）、c（OH-）的關(guān)系，pH的概念，pH與溶液酸堿性的關(guān)系，鹽類的水解原理，常見鹽溶液的酸堿性的判斷，鹽類水解的簡單應(yīng)用，離子的電荷守恒，物料守恒等.解決此類問題，首先是要知道反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的情況，最好是以離子和弱電解質(zhì)分子的形式表示出來，并且知道它們的比例關(guān)系，再利用離子的電荷守恒及物料守恒就能得出各離子或弱電解質(zhì)分子濃度間的關(guān)系.

（收稿日期：2016-10-12）