摘 要:在解电解质溶液中离子浓度大小比较的题目时,首先应弄清楚溶液是单一溶液还是混合溶液,再根据各离子的特性,分析电离或水解的程度,同时利用守恒理论,便可找出离子浓度大小的关系。
　　关键词:离子 浓度 比较 方法
　　【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 C 【文章编号】1671-8437(2010)03-00113-02
　　
　　 电解质溶液是高中化学重要的基础理论之一,近几年的高考试题涉及电解质溶液的考点多,再现率高。其主要的热点是:1、外界条件对电离平衡的影响、强弱电解质的比较;2、酸碱混合后溶液酸碱性的判断及PH值的计算,混合后溶液中离子浓度的大小比较;3、盐对水的电离平衡的影响、盐溶液中离子浓度的大小比较等。在解电解质溶液中离子浓度大小比较的题时,首先搞清溶液是单一溶液还是混合溶液,然后再根据情况分析。
　　1 单一溶质的溶液中离子浓度比较
　　 (1)多元弱酸溶液中,由于多元弱酸是分步电离的,第一步的电离远远大于第二步,第二步远远大于第三步。由此可判断多元弱酸溶液中离子浓度大小顺序。如在H3PO4溶液中:c(H+)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)
　　 (2)多元弱酸的强碱正盐溶液中,要根据酸根离子的分步水解来分析。第一步水解程度大于第二步水解程度,依次减弱。如Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
　　 (3)多元弱酸的酸式盐溶液中:由于存在弱酸的酸式酸根离子的电离,同时还存在弱酸的酸式酸根离子的水解,因此必须搞清电离程度和水解程度的相对大小,然后判断离子浓度大小顺序。常见的NaHCO3、、NaHS、Na2HPO4溶液中酸式酸根离子的水解程度大于电离程度,溶液中c(OH-)>c(H+)溶液显碱性。例如:在NaHCO3中,c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-);在NaHSO3、NaH2PO4溶液中弱酸根离子电离程度大于水解程度,溶液显酸性c(H+)>c(OH-);在NaHSO3中,c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)。
　　 在比较时一定要考虑弱酸根离子的电离和水解均是微弱的事实,因此盐电离出的离子浓度均较大,而水解和弱酸式酸根离子产生的离子浓度较小。
　　 (4)不同溶液中同种离子浓度的比较:既要考虑离子在溶液中的水解因素,又要考虑其它离子的影响,是抑制还是促进,然后再判断。
　　 例:常温下物质的量浓度相等的a.(NH4)2CO3、b.(NH4)2SO4、c.(NH4)2Fe(SO4)2三种溶液中c(NH4+)的大小顺序是c>b>a。
　　 解析:a中NH4+在水溶液中发生水解显酸性,CO32-离子水解显碱性,两离子水解相互促进,NH4+水解程度增大,浓度减小多,c中Fe2+水解显酸性与NH4+水解相互抑制,NH4+水解程度减小,浓度减小少,b中正常水解。
　　2 混合溶液中离子浓度的比较
　　 (1)强酸与弱碱溶液混合后溶液中离子浓度大小比较,首先要考虑混合后溶液的状况及溶液的酸碱性。
　　 a、酸过量:溶液为强酸和强酸弱碱盐的混合溶液,溶液中c(H+)>c(OH-)呈酸性。
　　 b、酸碱恰好完全反应:溶液为单一盐溶液,弱碱根离子水解,c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性。
　　 c、碱少量过量:溶液为弱碱和强酸弱碱盐的混合溶液,溶液中c(OH-)=c(H+)呈中性。
　　 d、碱大量过量:溶液为大量弱碱和强酸弱碱盐的混合溶液,溶液中c(OH-)>c(H+)呈碱性。
　　 例:(2009年全国10题)用0.10mol/L的盐酸溶液滴定0.10mol/L的氨水,滴定过程中不可能出现的结果是:(C)
　　 A.c(NH4+)>c(Cl-), c(OH-)>c(H+)
　　 B.c(NH4+)=c(Cl-); c(OH-)=cC(H+)
　　 C.c(Cl-)>c(NH4+), c(OH-)>c(H+)
　　 D.c(Cl-)>c(NH4+), c(H+)>c(OH-)
　　 解析:氨水和盐酸混合后,溶液中仅有四种离子,c(Cl-)、c(NH4+)、c(OH-)、c(H+)。随着盐酸的滴加溶液就有不同酸碱性。氨水大量过量时呈现碱性A成立,溶液中c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+);溶液呈中性时根据电荷守恒B成立;溶液恰好完全反应时溶液为NH4Cl溶液,NH4+水解使溶液呈酸性,在溶液中c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-),若盐酸过量时溶液为盐酸和氯化铵的混合溶液溶液也呈酸性,D都成立;C中阴离子浓度均大于阳离子浓度,不符合电荷守恒,正确选项为C。
　　 (2)强碱和弱酸溶液混合后,溶液中离子浓度的大小比较。
　　 呈碱性:强碱和强碱弱酸盐的混合溶液及单一强碱弱酸盐溶液;呈中性:强碱弱酸盐和少量弱酸的混合溶液;呈酸性:强碱弱酸盐和大量弱酸的混合溶液。
　　 例:(上海化学试题14).某酸性溶液中只有Na+、CH3COO-、H+、OH-四种离子。则下列描述正确的是( A )
　　 A.该溶液由pH=3的CH3COOH与pH=11的NaOH溶液等体积混合而成
　　 B.该溶液由等物质的量浓度、等体积的NaOH溶液和CH3COOH溶液混合而成
　　 C.加入适量的NaOH,溶液中离子浓度c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
　　 D.加入适量氨水,c(CH3COO-)一定大于c(Na+)、c(NH4+)之和。
　　 解析:此题的关键应注意题中的“酸性”两个字,选项B溶液NaOH与CH3COOH恰好完全反应,所以溶液呈碱性;选项C根据电荷守恒可得:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),推导出c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)。如果c(CH3COO-)=c(Na+),同时有c(H+)=c(OH-);如果c(CH3COO-)c(Na+),同时有c(H+) >c(OH-);所以在任何情况下溶液的离子关系c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)都不能成立。选项D中加入氨水,由电荷守恒得:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)。当溶液仍呈酸性即c(OH-)c(NH4+)+c(Na+);当溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),则c(CH3COO-)=c(NH4+)+c(Na+);当溶液呈碱性时,c(H+)　　3 理解并学会应用电解质溶液中的几种守恒关系
　　 在电解质溶液中存在这几种守恒关系,利用好守恒关系可以达到事半功倍的效果。
　　 (1)溶质守恒(物料守恒):溶质在溶液中某种离子的各种存在形式总和不变。
　　 如:在CH3COONa溶液中,c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)=c(CH3COONa)。
　　 (2)溶剂守恒(质子守恒):溶液中溶剂水电离的c(H+)和c(OH-)浓度相等。
　　 如:在CH3COONa溶液中,水所电离的H+被部分CH3COO-结合生成CH3COOH,因此c(H+)+c(CH3COOH)= c(OH-)。
　　 (3)电荷守恒:任何溶液中都呈电中性,溶液中阳离子所带的正电荷总和等于阴离子所带的负电荷总和。如:在CH3COONa溶液中,c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。
　　 例:(广东17题)盐酸、醋酸和碳酸氢钠是生活中常见的物质。下列表述正确的是(C)
　　 A.在NaHCO3溶液中加入与其等物质的量的NaOH,溶液中的阴离子只有CO32-和OH-
　　 B.NaHCO3溶液中:c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)
　　 C.10mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液加入等物质的量的NaOH后,溶液中离子的浓度由大到小的顺序是:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
　　 D.中和体积与pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物质的量相同
　　 解析:A中的生成Na2CO3溶液中的CO2-会发生水解,生成HCO3-所以A错。
　　 NaHCO3溶液中电荷守恒:C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-);
　　 物料守恒:C(Na+)=C(HCO3-)+C(CO32-)+C(H2CO3);
　　 两式相减得:C(H+)+C(H2CO3)=C(CO32-)+C(OH-) 所以B错误。C中生成CH3COONa,CH3COO-水解呈碱性,故C正确;相同pH,相同体积的HCl和CH3COOH,因为CH3COOH为弱酸,所以CH3COOH的物质的量浓度大,CH3COOH所消耗的NaOH的物质的量多,故D错。
　　 搞清了这几种规律,做题时认真分析,则游刃有余。
　　 作者简介:刘胜军,男,1965年7月生,任教于南郑中学。中学一级,汉中市教学能手,第四届汉中名师。