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电解质溶液中离子浓度大小比较问题,是高考的“热点”之一。多年以来全国高考化学试卷年年涉及这种题型。这种题型考查的比较灵活,知识点较多,综合性较强,有较好的区分度,它能有效地测试出学生对强弱电解质、水的电离、pH值、电离平衡、电离度、离子反应、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。
第一、应该有正确的思路:
第二、要掌握解此类题要建立“微弱”的观念,用好“守恒”原则,“突出”比较的方法。(1)建立两个“微弱”的观念比较离子或溶质浓度大小,考查的内容通常既与盐的水解有关,又与弱电解质的电离平衡有关,而这两个平衡变化的共同特征为反应是“微弱”的。(2)用好三个“守恒”原理即①电荷守恒:建立电荷守恒关系,需分两步走:第一步,找出溶液中含有的所有离子;第二步,把阳离子写在等式的一侧,阴离子写在等式的另一侧,各离子物质的量或浓度的系数等于离子的带电荷数。②物料守恒:建立此等量关系,需分两步走:第一步,找出溶液中存在的离子和分子(H2O、H+、OH-除外);第二步,利用起始物质中各微粒的定量关系,确定含有某元素的离子或分子间的定量关系。③质子守恒:建立此等量关系,需分两步走:第一步,写出发生在溶液中的所有电离和水解反应方程式;第二步,从反应中的定量关系出发,建立H+与平衡离子或分子间的定量关系(不存在电离平衡或水解平衡的离子及分子除外)。(3)突出“比较”方法的运用溶液中离子浓度大小比较常见,有“单一溶液”、“混合溶液”、“不同溶液”等三类溶液中离子浓度的大小比较。
第三,要养成认真、细致、严谨的解题习惯,要在平时的练习中学会灵活运用常规的解题方法,例如:淘汰法、定量问题定性化、整体思维法等。
有关电解质溶液中离子浓度大小比较的题,在做时首先搞清溶液状况,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,前一步总比后一步大。由此可判断多元弱酸溶液中离子浓度大小顺序。例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NaHCO3中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),
反例:NaHSO3、NaH2PO4、KHC2O4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-)。例在NaHSO3中:c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-).
规律:①第一步水解生成的粒子浓度在[OH-]和[H+]之间,第二步水解生成的粒子浓度最小例:Na2S溶液中的各离子浓度大小的顺序:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
②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;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,Fe2+水解显酸性与NH4+水解相互抑制,因此三溶液中c(NH4+):c>b>a。
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。
①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
②酸碱恰好完全反应:溶液为单一盐溶液,弱碱根离子水解,溶液呈酸性
③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
④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。根据这几种情况可判断溶液中离子大小情况。
例1(2009年高考全国理综Ⅱ、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:( )
A.c(NH4+)>c(Cl-),c(OH-)>c(H+) B.c(NH4+)=c(Cl-);c(OH-)=c(H+)
C.c(Cl-)>c(NH4+),c(OH-)>c(H+) D.c(Cl-)>c(NH4+),c(H+)>c(OH)[答案]C。
(2)强碱和弱酸溶液混合后,溶液中离子浓度的大小比较
①呈碱性包括两种情况;强碱和强碱弱酸盐的混合溶液及单一强碱弱酸盐溶液。
②呈中性:强碱弱酸盐和少量弱酸的混合溶液
③呈酸性:强碱弱酸盐和大量弱酸的混合溶液
例2(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.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
[答案]A
3.理解掌握电解质溶液中的几种守恒关系;
①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。在CH3COONa溶液中:
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
②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)
③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-)
例3(广东化学试题17)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( )
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
[答案]C。
第一、应该有正确的思路:
第二、要掌握解此类题要建立“微弱”的观念,用好“守恒”原则,“突出”比较的方法。(1)建立两个“微弱”的观念比较离子或溶质浓度大小,考查的内容通常既与盐的水解有关,又与弱电解质的电离平衡有关,而这两个平衡变化的共同特征为反应是“微弱”的。(2)用好三个“守恒”原理即①电荷守恒:建立电荷守恒关系,需分两步走:第一步,找出溶液中含有的所有离子;第二步,把阳离子写在等式的一侧,阴离子写在等式的另一侧,各离子物质的量或浓度的系数等于离子的带电荷数。②物料守恒:建立此等量关系,需分两步走:第一步,找出溶液中存在的离子和分子(H2O、H+、OH-除外);第二步,利用起始物质中各微粒的定量关系,确定含有某元素的离子或分子间的定量关系。③质子守恒:建立此等量关系,需分两步走:第一步,写出发生在溶液中的所有电离和水解反应方程式;第二步,从反应中的定量关系出发,建立H+与平衡离子或分子间的定量关系(不存在电离平衡或水解平衡的离子及分子除外)。(3)突出“比较”方法的运用溶液中离子浓度大小比较常见,有“单一溶液”、“混合溶液”、“不同溶液”等三类溶液中离子浓度的大小比较。
第三,要养成认真、细致、严谨的解题习惯,要在平时的练习中学会灵活运用常规的解题方法,例如:淘汰法、定量问题定性化、整体思维法等。
有关电解质溶液中离子浓度大小比较的题,在做时首先搞清溶液状况,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,前一步总比后一步大。由此可判断多元弱酸溶液中离子浓度大小顺序。例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NaHCO3中:c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-),
反例:NaHSO3、NaH2PO4、KHC2O4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-)。例在NaHSO3中:c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-).
规律:①第一步水解生成的粒子浓度在[OH-]和[H+]之间,第二步水解生成的粒子浓度最小例:Na2S溶液中的各离子浓度大小的顺序:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+)
②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;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,Fe2+水解显酸性与NH4+水解相互抑制,因此三溶液中c(NH4+):c>b>a。
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。
①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
②酸碱恰好完全反应:溶液为单一盐溶液,弱碱根离子水解,溶液呈酸性
③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
④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。根据这几种情况可判断溶液中离子大小情况。
例1(2009年高考全国理综Ⅱ、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:( )
A.c(NH4+)>c(Cl-),c(OH-)>c(H+) B.c(NH4+)=c(Cl-);c(OH-)=c(H+)
C.c(Cl-)>c(NH4+),c(OH-)>c(H+) D.c(Cl-)>c(NH4+),c(H+)>c(OH)[答案]C。
(2)强碱和弱酸溶液混合后,溶液中离子浓度的大小比较
①呈碱性包括两种情况;强碱和强碱弱酸盐的混合溶液及单一强碱弱酸盐溶液。
②呈中性:强碱弱酸盐和少量弱酸的混合溶液
③呈酸性:强碱弱酸盐和大量弱酸的混合溶液
例2(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.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
[答案]A
3.理解掌握电解质溶液中的几种守恒关系;
①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。在CH3COONa溶液中:
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)
②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)
③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-)
例3(广东化学试题17)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( )
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
[答案]C。