水溶液中離子平衡解題方法

■北京市十一學校 董素英

水溶液中離子平衡解題方法

■北京市十一學校 董素英

水溶液中的離子平衡包括弱電解質電離、鹽類水解和難溶電解質沉淀溶解平衡等是化學平衡在水溶液中的具體應用。對于具體的水溶液體系,應該從微觀粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(離子或分子)之間的作用,并利用化學平衡的基本概念、平衡常數以及平衡移動規律去解決相關問題。

一、平衡概念與平衡移動規律問題

例1下列有關電解質溶液的說法正確的是( )。

A.向0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中減小

B.將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,增大

D.向AgCl、Ag Br的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不變

解析：CH3COOH溶液中存在平衡,稀釋溶液,平衡向正反應方向移動,n(H+)增大,n(CH3COOH)減小,增大,所以A項錯誤。CH3COONa溶液中存在平衡ΔH＞0,且,溫度升高,Kh增大增大,所以B項錯誤。向鹽酸中加入氨水發生反應HCl+NH3·H2O══NH4Cl+H2O,溶液中存在的離子為,符合電荷守恒關系：c(OH-)+c(Cl-),當反應至中性時,pH=7,c(H+)=c(OH-),所以C錯誤。AgCl、Ag Br的飽和溶液中存在平衡：,且Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+),Ksp(Ag Br)=c(Br-)·c(Ag+)。加入少量AgNO3,c(Ag+)增大,雖然平衡向逆反應方向移動,但是Ksp不變,所以不變,D正確。

考點定位：考查弱電解質的電離平衡,鹽類水解平衡,難溶電解質的溶解平衡,平衡移動影響因素及平衡常數的變化。

復習建議：水溶液中弱電解質電離平衡、鹽類水解平衡和難溶電解質溶解平衡的建立、平衡移動及平衡常數的變化是化學平衡的具體應用,復習過程中要能夠從微觀角度找出給定體系中的化學平衡,并能夠熟練掌握各種外界因素對平衡移動以及平衡常數的影響,進而解決相關問題。

二、水溶液中離子濃度比較問題

例2室溫下,向下列溶液中通入相應的氣體至溶液pH=7(通入氣體對溶液體積的影響可忽略),溶液中部分微粒的物質的量濃度關系正確的是( )。

A.向0.10mol·L-1NH4HCO3溶液中通入CO2：

B.向0.10mol·L-1NaHSO3溶液中通入NH3：

C.向0.10 mol·L-1Na2SO3溶液通入SO2：

D.向0.10mol·L-1CH3COONa溶液中通入HCl：c(Na+)＞c(CH3COOH)=c(Cl-)

解析：通入的CO2與NH4HCO3不發生化學反應,溶液中存在的離子有,它們之間符合電荷守恒關系：。當溶液pH=7時,c(H+)=c(OH-),所 以,)。A項錯誤。

NaHSO3溶液中,既電離)又水解H2SO3+OH-),因此含有硫元素的微粒有和H2SO3。溶液中存在原子守恒關系：c(H2SO3)①。通入NH3后,發生如下反應：。溶液中存在的離子 有OH-,離子之間存在電荷守恒關系：c(Na+)②,當溶液pH=7時,c(H+)=c(OH-),所以,③。反應過程中c(Na+)不發生變化,而及H2SO3的總濃度不變,因此,溶液中的①的原子守恒仍然成立。將①代入③可以得出④。由①和④可知。B項錯誤。

Na2SO3溶液中由于水解而呈堿性,因此,含有硫元素的微粒有,存在原子守恒關系：c(H2SO3)]。通入SO2后,發生如下反應：Na2SO3+SO2+H2O══2NaHSO3。NaHSO3溶液中,既電離又水解H2SO3+OH-),且電離程度大于水解程度,因而呈酸性。當反應后溶液pH=7時,溶質為Na2SO3、NaHSO3。此時,從原子守恒的角度c(Na+)與含S元素各種微粒濃度之和不再是2:1的關系。C項錯誤。

CH3COONa溶液中由于CH3COO-水解而呈堿性：OH-,溶液中存在原子守恒關系：c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)⑤。通入HCl之后,發 生 反 應：CH3COONa+HCl══CH3COOH+NaCl,溶液中存在的離子有Na+、H+、Cl-、CH3COO-、OH-,離子之間存在電荷守恒關系：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-)⑥,當溶液pH=7時,c(H+)=c(OH-),所 以,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)⑦。反應過程中c(Na+)不發生變化,而CH3COO-及CH3COOH的總濃度不變,因此,溶液中的⑤的原子守恒仍然成立。由⑤和⑦可知c(Na+)＞c(CH3COOH)=c(Cl-)。D項正確。

考點定位：考查離子濃度大小比較中電荷守恒、原子守恒的知識。

復習建議：電荷守恒和原子守恒是比較水溶液中離子濃度關系的基礎。復習過程中要能夠從微觀粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(離子或分子)之間的反應,進而分析溶液中存在的微粒,根據微粒的種類和數量確定出相應的電荷守恒式和原子守恒式。

三、水溶液中離子平衡圖像問題

例3H2C2O4為二元弱酸。20℃時,配制一組0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物質的量濃度隨pH的變化曲線如圖1所示。下列指定溶液中微粒的物質的量濃度關系一定正確的是( )。

圖1

A.pH=2.5的溶液中：c(H2C2O4)+

B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中：

解析：A項,由圖像上的點和曲線可以看出,pH=2.5的溶液中：c(H2C2O4)+),A項錯誤。

B項,溶液中存在電荷守恒關系c(Na+))①,且根據題目信息c(Na+)=0.100mol·L-1②,將②代入①式得：),B項正確。

考點定位：考查考生的識圖能力,但是依托的基本考查點還是平衡概念及平衡移動及離子濃度大小比較。

復習建議：復習過程中要抓住圖像問題的關鍵點(起點、拐點等)及圖像變化趨勢,能夠從圖中讀出相應的信息,并能夠從微觀粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(離子或分子)之間的作用,進而將圖像問題轉化為前邊闡述過的平衡概念和平衡移動規律問題及離子濃度大小比較問題。

(責任編輯 謝啟剛)