“電解質(zhì)溶液中離子濃度大小關(guān)系”既是高中化學(xué)重要的理論知識,又是高中化學(xué)教學(xué)的重點和難點。這種題型考查的知識點多,靈活性、綜合性較強(qiáng),是大部分學(xué)生的難點。下面結(jié)合具體的教學(xué)實例對本知識點的解題思路、方法規(guī)律加以闡述論證。

一、分類解析

1.單一溶液中離子濃度比較。

例1:以一元弱酸CH3COOH為例,分析CH3COOH溶液中各微粒濃度大小。

分析:在CH3COOH溶液中,存在兩種電離平衡:

CH3COOH?CH3COO- + H+

H2O?OH- + H+

根據(jù)電荷平衡則有:c(H+) = c(CH3COO-)+c(OH-)

由于CH3COOH是弱電解質(zhì),電離程度不大,所以c(CH3COOH)遠(yuǎn)大于c(H+) ;c(CH3COOH)也遠(yuǎn)大于c(CH3COO-)。

結(jié)論:溶液中微粒濃度大小關(guān)系為:

c(CH3COOH) > c(H+) > c(CH3COO-) > c(OH-)

小結(jié):單一溶液中,(1) 弱酸或弱堿考慮電離;弱酸或弱堿的正鹽溶液考慮水解。(2) 酸式鹽溶液——電離和水解同時存在,要同時考慮,但要分清主次。

2.混合溶液離子濃度的大小比較。

例2:將PH=3的CH3COOH與PH=11的NaOH溶液等體積混合后,在所得的混合溶液中,下列關(guān)系式正確的是:

A. c(Na+) > c(CH3COO-) > c(H+) > c(OH-)

B.c(Na+) + c(H+)=c(CH3COO-) + c(OH-)

C.c(CH3COO-) > c(Na+) > c(H+) > c(OH-)

D.c(Na+) = c(CH3COO-) > c(OH-) > c(H+)

答案:BC

分析PH=3,c(H+)=10-3mol/L,PH=11,c(OH-) =10-3 mol/L,因為CH3COOH是弱電解質(zhì),所以CH3COOH的濃度遠(yuǎn)大于鹽酸的濃度;二者等體積混合反應(yīng)后,CH3COOH過量;同時生成CH3COONa。

在反應(yīng)后的溶液中,存在如下平衡:

CH3COONa?Na+ + CH3COO- (主)

CH3COOH?CH3COO- + H+ (次)

CH3COO- + H2O?CH3COOH + OH- (再次)

H2O?H+ + OH- (最次)

因為CH3COOH 的電離平衡程度大于CH3COONa的水解程度,所以c(CH3COO-) > c(Na+) ,且溶液顯酸性,即 c(H+) >c(OH-)。C選項正確,根據(jù)電荷守恒,B選項正確。

答案:BC

二、鏈接高考

(2009年江蘇)下列溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是:

A.室溫下,向0.01mol/LNH4HSO4 溶液中滴加NaOH 溶液至中性:c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)

B.0.1mol/LNaHCO3溶液: c(Na+)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)

C.Na2CO3溶液:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)

D.25℃時,PH=4.75,濃度均為0.1mol/L的CH3COOH 、CH3COONa 混合溶液: c(CH3COO- )+c(OH-)

分析:A.NH4HSO4 和NaOH 若按物質(zhì)的量之比1∶1反應(yīng),生成強(qiáng)酸弱堿鹽,呈酸性。

2NH4HSO4 +2NaOH=(NH4)2SO4 +Na2SO4+2H2O

要使二者反應(yīng)后呈中性,NaOH應(yīng)略過量中和NH4+。使NH4+的水解程度和NH3·H2O的電離程度相當(dāng)。即:

n(NaOH)>n(NH4HSO4) c(Na+)>c(SO42-) c(SO42-) >c(NH4+)

呈中性:c(OH-)=c(H+) , OH-、H+均來自水的電離。

結(jié)論: c(Na+)>c(SO42-) >c(NH4+)>c(OH-)=c(H+)

B.錯誤 (略)

C.正確 質(zhì)子守恒:c(OH-)=c(HCO3-)+2c(H2CO3)+c(H+)

D.混合溶液呈酸性 c(H+) >c(OH-) ①

物料守恒2c(Na+) = c(CH3COOH)+c(CH3COO- )②

電荷守恒 c(Na+)+ c(H+)=c(CH3COO- )+c(OH-)③

由①②③聯(lián)立得:

C (CH3COO- )+c(OH-)>c(CH3COOH)+c(H+) D錯誤

答案:AC

小結(jié):混合后溶液的酸堿性取決于溶質(zhì)的電離和水解的情況,一般原則是:若溶液中有酸或堿存在,要考慮酸和堿的電離,即溶液相應(yīng)地顯酸性或堿性;若溶液中的溶質(zhì)僅為鹽,則考慮鹽水解情況;對于特殊情況要按所給的知識情景“定性、定量相結(jié)合”進(jìn)行判斷。