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电解质溶液中粒子浓度大小的判断

百纳文秘网  发布于:2021-06-11 08:00:36  分类: 总结汇报 手机版

电解质溶液中的离子浓度大小比较是高考的热点题型,涉及的知识点主要包括弱电解质的电离及盐的水解规律等,同时电解质溶液中的三种守恒关系是判断、比较的重要依据。其中电荷守恒关系应用最为广泛,物料守恒及质子守恒关系也经常用到。这类试题考查的知识点多,灵活性、综合性强,它能有效测试学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、盐类水解等基本概念的掌握程度及对这些知识的综合运用能力。

一.基本知识

1.弱酸(弱碱)的电离和大多数盐类的单一水解总是微弱的,且多元弱酸一级电离总是大于二级、三级电离(如H2CO3、H2S等),电离为少数,剩余为多数;多元弱酸的正盐,一级水解总是大于二级、三级水解(如CO32一 ),水解为少数,剩余为多数。

2.多元弱酸的酸式盐溶液中,弱酸的酸式根离子的电离与水解同时存在,谁占优势,取决其电离与水解程度的相对大小(一般由题示信息给出)。HSO3一 、H2PO4一电离大于水解,c(H十)>c(OH一)溶液呈酸性;HCO3一、 HS一的水解大于电离,溶液中的c(OH一)>c(H十)呈碱性。

3.混合溶液中各离子浓度的大小比较,根据电离程度、水解程度的相对大小分析

(1)分子的电离大于相应离子的水解

同浓度的醋酸和醋酸钠溶液中,醋酸的电离大于醋酸根离子的水解,溶液呈酸性,所以c(H十)>c(OH一),再由电荷守恒有c(CH3COO一)>c(Na十),得到c(CH3COO一)>c(Na十)>c(H十)>c(OH一);同浓度的氨水和氯化铵溶液,一水合氨的电离大于铵离子的水解,溶液呈碱性,则c(OH一)>c(H十), 再由电荷守恒有c(NH4十)>c(Cl一),得到c(NH4十)>c(Cl一)>c(OH一)>c(H十)。

(2)分子的电离小于相应离子的水解

同浓度HCN与NaCN溶液,CN 一的水解大于HCN的电离,溶液呈碱性,所以c(OH一)>c(H十),再由电荷守恒有c(Na十)>c(CN 一),得到c(Na十)>c(CN 一)>c(OH一)>c(H十)。

二.基本方法

1.电荷守恒:溶液中阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。

如Na2SO4溶液中:

c(Na十)+c(H+)=2c(SO42一)+c(OH一)

2.物料守恒:某分子或离子的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和,即元素原子守恒。

例.0. 1 mol·L一1的Na2CO3溶液中:

c(CO32一)+c(HCO3一)+c(H2CO3)=0. 1 mol·L一1

c(Na十)=0. 2 mol·L一1

c(Na十)=2[c(CO32一)+c(HCO3一)+c(H2CO3)]

例.0.1 mol·L一1 NaHCO3溶液中有关微粒浓度的关系式,正确的是( )

A. c(Na十)+c(H十)=c( HCO3一)+2 c(CO32一)+c(OH一)

B. c(Na十)=c( HCO3一)+c(CO32一)+2 c (H2CO3)

C. c(H十)+c (H2CO3)=c(OH一)+c(CO32一)

D. c(Na十)>c( HCO3一)>c(CO32一)>c(H十)>c(OH一)

解析:学生很容易写出该溶液中的电荷守恒及碳原子的物料守恒表达式

c(Na十)+c(H十)=c( HCO3一)+2 c(CO32一)+c(OH一)①

c(Na十)=c(CO32一)+c(HCO3一)+c(H2CO3)②

从而判断出A式正确B式错误。在NaHCO3溶液中, HCO3一水解大于电离,故只考虑水解:

HCO3一+H2 O H2CO3+OH一

溶液为碱性,即c(OH一)>c(H十),排除D。但是对于C式却似乎无从下手,事实上只要将上述②式中c(Na十)代人①式即可得到C选项,此选项即NaHCO3溶液中的质子守恒表达式。那么除了根据电荷守恒及物料守恒推导出此式外,能否快捷得出上述表达式?

酸碱质子理论:凡能给出质子的物质都是酸,凡能接受质子的物质都是碱。酸碱可以是分子,也可以是阴、阳离子。例如HC1、NH4十、H2PO4一等都可以给出质子,所以是酸;NH3 、CH3 COO一等都可以接受质子,所以是碱。而HCO3一、H2O等都既能给出质子又可以接受质子,所以既是酸又是碱。酸碱反应的本质即质子的转移。

3.质子守恒:酸失去的质子总数和碱得到的质子总数必然相等,这种守恒关系称为质子守恒。酸碱质子理论是书写质子守恒表达式的依据。

例.写出Na2CO3溶液中的质子守恒表达式

解析:与质子转移有关的微粒是电解质溶液中的弱酸阴离子与水或弱碱阳离子与水,本题确定CO32一、H2O为基准参考物质,用下面图框表示:

根据得失质子总数相等,可列出Na2CO3溶液中的质子守恒表达式:

c(H十)+c(HCO3一)+2 c (H2CO3) =c(OH一)

三.典例分析

例1.用物质的量都是0. 1 mol的醋酸和醋酸钠配成1L溶液,已知c(CH3COO一)>(Na 十),则对该混合溶液的下列判断正确的是( )

A. c(H十)>c(OH一)

B. c(C H3 COOH)+c(CH3COO一)=0. 2 mol·L一1

C. c(C H3COOH)>c(CH3COO一)

D. c(CH3COO一)+c(OH一)=0. 2 mol·L一1

解析:CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中,CH3COOH的电离和CH3COONa的水解同时存在。已知c(CH3COO一)>c(Na 十),根据电荷守恒c(CH3COO一)+c(OH一)=c(Na 十)+c(H十),可以得出c(H十)>c(OH一),说明混合溶液呈酸性,CH3COOH的电离大于CH3COO一的水解,继而推出c(CH3COO一)>c(CH3COOH),根据物料守恒,可推出B选项正确。

[答案]A、B

例2.把0. 1 mol·L-1的H2S溶液和0. 1 mol·L一1的NaOH等体积混合,下列关系不正确的是( )

A. c(Na 十)+c(H十)=c(OH一)+c(HS一)+2c(S2一)

B. c(Na 十)=c (HS一)+c (S2一)+c(H2S)

C . c(H十)+c(H2S) = c(OH一)+c(S2一)

D.c(OH一)一c (HS一)=c(H十)+c(H2S)

解析:反应后只生成NaHS,因此只考虑水解,根据电荷守恒A正确,根据物料守恒B正确, 根据质子守恒C正确。

[答案]D

例3.下列叙述正确的是( )

A. 0. 1 mol·L一1氨水中,c(OH一)=c (NH4十)

B. 10 mL 0. 02 mol·L一1 HCl溶液与10 mL 0. 02 mol·L一1 Ba(OH)2溶液充分混合,若混合后溶液的体积为20 mL,则溶液的pH=12

C.在0.01 mol·L一1CH3COONa溶液中,c(OH一)=c(H十)+c(CH3COOH)

D. 0. 01 mol·L一1某二元弱酸盐NaHA溶液中,c(Na 十)=2c(A2一)+c(HA一)+c(H2A)

解析:在A选项中,c(OH一)>c (NH4十);B选项中可算出c(OH一)=0. 01 mol·L一1 进一步算出溶液的pH=12;C选项中用质子守恒可得该等式;在D选项中,利用物料守恒可得c(Na 十)=c(A2一)+c(HA一)+c(H2A)。

[答案]B、C

例4.已知乙酸(HA)的酸性比甲酸(HB)弱,在物质的量浓度均为0.1 mol·L一1 NaA和NaB混合溶液中,下列排序正确的是( )

A. c(OH一)>c( HA)>c(HB)>c(H十)

B. c(OH一)>c( A一)>c(B一)>c(H十)

C. c(OH一)>c( B一)>c(A一)>c(H十)

D. c(OH一)>c( HB)>c(HA)>c(H十)

解析:根据“越弱越水解”的原则,NaA的水解比NaB水解程度大,所以c( HA)>c(HB),c( B一)>c(A一);再根据“谁强显谁性”,可知溶液中的c(OH一)>c(H十);再由于水解是微弱的得到c( A一)>c(OH一)和c( B一)>c(OH一)。

[答案]A

(作者单位:绵阳东辰国际学校)

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