溶液中离子浓度大小的比较方法与技巧.doc

溶液中离子浓度大小的比较

１．溶液中离子浓度大小比较的规律
（1）多元弱酸溶液，根据多步电离分析。如H3PO4的溶液中，c(H+)>c(H2PO4－)>c(HPO42－) > c(PO43－)。多元弱酸的正盐溶液根据弱酸根的分步水解分析：如Na2CO3溶液中，c(Na+)>c(CO32－)>c(OH－)> c(HCO3－)。
（2）不同溶液中同一离子浓度的比较，则要注意分析溶液中其他离子对其的影响。如在①NH4Cl②CH3COONH4③NH4HSO4溶液中，c(NH4+)浓度的大小为③>①>②。
（3）如果题目中指明溶质只有一种物质（该溶质经常是可水解的盐），要首先考虑原有阳离子和阴离子的个数，水解程度如何，水解后溶液显酸性还是显碱性。
（4）如果题目中指明是两种物质，则要考虑两种物质能否发生化学反应，有无剩余，剩余物质是强电解质还是弱电解质；若恰好反应，则按照“溶质是一种物质”进行处理；若是混合溶液，应注意分析其电离、水解的相对强弱，进行综合分析。
（5）若题中全部使用的是“＞”或“＜”，应主要考虑电解质的强弱、水解的难易、各粒子个数的原有情况和变化情况(增多了还是减少了)。
（6）对于HA 和NaA的混合溶液（多元弱酸的酸式盐：NaHA），在比较盐或酸的水解、电离对溶液酸、碱性的影响时，由于溶液中的Na+保持不变，若水解大于电离，则有c(HA) > c(Na+)>c(A－) ，显碱性；若电离大于水解，则有c(A－) > c(Na+)> c(HA)，显酸性。若电离、水解完全相同（或不水解、不电离），则c(HA) =c(Na+)=c(A－)，但无论是水解部分还是电离部分，都只能占c(HA) 或c(A－)的百分之几到百分之零点几，因此，由它们的酸或盐电离和水解所产生的c(H+) 或c(OH－)都很小。
【例1】把0.2 mol·L－1的偏铝酸钠溶液和0.4 mol·L－1的盐酸溶液等体积混合，混合溶液中离子浓度由大到小的顺序正确的是
A．c(Cl－)>c(Al3+)>c(Na+)>c(H+)>c(OH－)　　　B．c(Cl－)>c(Al3+)>c(Na+)> c(OH－)> c(H+)
C．c(Cl－)> c(Na+) > c(Al3+) > c(H+) > c(OH－) 　D．c(Na+)> c(Cl－)> c(Al3+) > c(OH－) > c(H+)
【解析】偏铝酸钠与盐酸混合后，发生反应：NaAlO2+HCl+H2O ===NaCl+Al(OH)3，显然，盐酸过量，过量的盐酸与Al(OH)3进一步反应：Al(OH)3+3HCl=== AlCl3+ 3H2O，故反应后，溶液为AlCl3与NaCl的混合溶液，Cl－浓度最大，反应前后不变，故仍然最大，有部分Al存在于没有溶解的Al(OH)3沉淀中，若Al全部进入溶液中与Na+浓度相同，故c(Na+) > c(Al3+)，由于AlCl3水解溶液呈酸性，故c(H+) > c(OH－)，故正确答案为C。
【答案】C。
【例2】某二元弱酸(简写为H2A)溶液，按下式发生一级和二级电离：
H2AH++HA－　　　　HA－ H++A2－
已知相同浓度时的H2A的电离比HA－电离容易，设有下列四种溶液：
A．0.01 mol·L－1的H2A溶液　　　　B．0.01 mol·L－1的NaHA溶液
C．0.02 mol·L－1的HCl与0.04 mol·L－1NaHA溶液等体积混合液
D．0.02 mol·L－1的NaOH与0.02 mol·L－1的NaHA溶液等体积混合液。据此，填写下列空白(填代号)：
(1)c(H+)最大的是_______，最小的是______。　　
(2)c(H2A)最大的是______，最小的是______。
(3)c(A2－)最大的是_______，最小的是______。
(1)A　D　(2)A　 D　(3)D　A
【例3】把0.02 mol·L-1CH3COOH溶液和0.01mol·L-1NaOH溶液以等体积混合，若c(H+)>c(OH—)，则混合液中粒子浓度关系正确的是 ( )
A．c(CH3COO-)＞c(Na+) B．c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)
C．2c(H+)＝c(CH3COO-)-c(CH3COOH) D．c(CH3COOH)+c(CH3COO-)＝0.01 mol·L-1
【解析】AD
2．离子浓度大小比较的守恒规律
（1）电荷守恒：在任何溶液中，阴离子所带电荷总数总是等于阳离子所带电荷总数，即溶液呈电中性。如在Na2CO3 、NaHCO3溶液中，均存在Na+、、H+、OH－、HCO3－、CO32－离子，它们的浓度不同，但都存在c(Na+)+c(H+)= c(OH－)+ c(HCO3－)+2c(CO32－)的关系。
（2）物料守恒：又可称原子守恒，在电解质溶液中，尽管有些离子能发生水解，但这些离子（或离子中所含的原子）所含某些原子的总数是始终不变的，是符合原子守恒的。如在K2S溶液中，虽然S2－发生了水解，生成了HS－、H2S，但S原子总数不变，只是S2－以不同形式存在而已，与K+存在如下的守恒关系：c(K+)= 2c(S2－)+2c(HS－)+2 c(H2S)。
（3）水的电离守恒（质子守恒）：根据水的电离：H2OH++OH－，由水电离出的c(H+)、 c(OH－)始终是相等的，溶液中的H+、OH－离子虽被其他离子结合，以不同形式存在，但其总量仍是相等的。如在K2S溶液中，水电离出的OH－即存在如下关系：c(OH－)= c(H+)+(HS－)+2 c(H2S)。
3．应用守恒规律的思维方法
若粒子间用等号连接，应根据守恒原理，视不同情况，从以下几个方面思考：
（1）若等号一端全部是阴离子或阳离子时，应首先考虑溶液中阴、阳离子的电荷守恒。
（2）若等号一端各项中都含同种元素时，首先应考虑这种元素的原子守恒，即物料守恒。
（3）若等号一端为c(H+)或c(OH－)时，应首先考虑是否符合水的电离守恒。
（4）若等号两端既有分子又有离子，则考虑将电荷守恒与物料守恒相加或相减。或利用质子来源进行分析。
【例4】将0.1 mol·L－1的醋酸钠溶液20ml与0.1 mol·L－1盐酸10 ml混合后,溶液显酸性,则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是( )
A．c(CH3COO－) > c(Cl－) > c(H+) > c(CH3COOH)　 B．c(CH3COO－) > c(Cl－) > c(CH3COOH) > c(H+)　　　　
C． c(CH3COO－)＝c(Cl－) > c(H+) > c(CH3COOH) D．c(Na+)+C(H+) = c(CH3COO－) + c(Cl－) + c(OH－)
【答案】BD。
【例5】0.02mol·L－1的HCN溶液与0.02 mol·L－1 NaCN溶液等体积混合，已知该混合溶液中c(Na+)> c(CN－)。用“>”、“<”或“=”符号填写下列空格：
（1）液中c(H+) c(OH－) （2）c(HCN) c(CN－)
（3）c(HCN)+ c(CN－) 0.02 mol·L－1。
【解析】HCN在溶液中存在下列电离平衡：HCNH++CN－，NaCN完全电离产生的CN－存在水解平衡：CN－+H2OHCN+OH－，假设均不发生电离和水解，则应存在c(Na+)=c(CN－)=c(HCN) ，混合后溶液中c(Na+)> c(CN－)，故说明其水解消耗的CN－大于电离产生的CN－，故有c(OH－) > c(H+) c(HCN) > c(CN－)，根据溶液中的“CN”原子守恒，可知混合后，两浓度之和应等于0.02 mol·L－1；
【答案】（1）< （2） > （3） =
【例6】（1）取0.2mol·L－1的HX溶液与0.2 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液中c(Na+)> c(X－)。
①混合溶液中c(HX) c(X－)
②混合溶液中c(HX)+ c(X－) 0.1 mol·L－1（忽略体积变化）；
③混合溶液中由水电离出的c(OH－) 0.2 mol·L－1HX溶液中由水电离出的c(H+)。
（2）如果取0.2 mol·L－1 HX溶液与0.1 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液中pH>7，则说明HX的电离程度______NaX的水解程度。
【答案】（1）①< ②= ③ > （2）