技巧与方法:电解质溶液中离子浓度大小比较
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。这种题型考查的知识点多,灵活性、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、电离平衡、电离度、水的电离、pH 值、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。 第一必须有正确的思路:
第二要掌握解此类题的三个思维基点:电离、水解和守恒(电荷守恒、物料守恒及质子守恒)。对每一种思维基点的关键、如何切入、如何展开、如何防止漏洞的出现等均要通过平时的练习认真总结,形成技能。
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。
1、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, 根据电离、水解情况分析
① 多元弱酸溶液中,由于多元弱酸是分步电离(注意,电离都是微弱的)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H 3PO 4溶液中:
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(注意,水解都是微弱的)来分析。第一步水解程度大于第二步水解程度,依次减弱。如Na 2S 溶液中:
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NaHCO 3 NaHS,Na2HPO 4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,如NaHCO 3中:
+-反例:NaHSO 3,NaH 2PO 4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NaHSO 3中: 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:Na 2S 溶液中的各离子浓度大小的顺序:
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) 2CO 3 b. (NH4) 2SO 4. c.(NH4) 2Fe(SO4) 2三种溶液
+
中c(NH4) 的大小关系比较 ; 单一溶质溶液:
-
例:某溶液中有四种离子, H+ 、OH- 、CH 3COO 、Na+,溶液中离子存在哪些关系。 〔解析〕我们按以下几种情况考虑溶液的酸碱性和离子浓度的关系: a 、当溶液是单一的盐(CH 3COONa )溶液并呈碱性时的情形:
-
守恒关系: 溶质守恒:c(CH3COO ) +c(CH3COOH)=c(Na+) ; 溶剂守恒:c(OH-)= c(CH3COOH) +c(H+) ,
1
电荷守恒:c(CH3COO )+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+) 大小关系: 。
b 、当溶液呈中性时的情形,溶质是CH 3COONa 和CH 3COOH 的混合情形,相当于CH 3COONa 没水解,CH 3COOH 没电离。
-
守恒关系:溶质守恒:c(CH3COO ) =c(Na+) ; 溶剂守恒:c(OH-)=c(H+) ,
-
电荷守恒:c(CH3COO )+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+) 大小关系:
c 、当溶液呈酸性时的情形,溶质是CH 3COONa 和CH 3COOH 的混合情形,相当于CH 3COONa 和CH 3COOH 的混合溶液呈中性的基础上又加入了醋酸溶液。 大小关系:
d、强碱弱酸盐碱过量时的情形,溶质是CH 3COONa 和NaOH 的混合情形, 大小关系:
〖练习〗写出下列溶液中微粒浓度大小关系式
〖例1〗Na 2CO 3溶液______________________________________________________
① NH 4Cl 溶液_____________________________________________________ ② CH 3COONa 溶液__________________________________________________ ③ Na 3PO 4_________________________________________________________ ④ NaHCO 3溶液____________________________________________________ 〖例2〗在Na2S 溶液中存在着下列关系不正确的是( )
2--
A. c(Na+)=2c(S) +2c(HS) +2c(H2S)
-2-
B. c(Na+)+c(H+)=c(OH-) +c(HS) +c(S)
-
C. c(OH-)=c(H+)+c(HS) +2c(H2S)
2-
D. c(Na+)>c(S) >c(OH-) >c(HS-)
+
〖例3〗为了配制NH 4的浓度与Cl -的浓度为1∶1的溶液,可在NH 4Cl 溶液中加入( ) ①适量的HCl ②适量的NaCl ③适量的氨水 ④适量的NaOH
2、混合溶液中离子浓度的比较,先确定混合后溶液的成分,再根据电离、分解程度分析。 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。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
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
-+
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
-+
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: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)
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。 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:某酸性溶液中只有Na 、CH 3COO 、H 、OH 四种离子。则下列描述正确的是 ( ) A .该溶液由pH =3的CH 3COOH 与pH =11的NaOH 溶液等体积混合而成
2
-
B .该溶液由等物质的量浓度、等体积的NaOH 溶液和CH 3COOH 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
混合溶液:
如:0.01mol/L的盐酸与0.02mol/L 的氨水等体积混合(显碱性)
+
得NH 4Cl 与NH 3·H 2O 等量混合物,∵显碱性,∴NH 3·H 2O 的电离大于NH 4的水解。
+
c(NH4) >c(Cl-)>c(NH3·H 2O) >c(OH-)>c(H+) 〖练习〗写出下列溶液中微粒浓度大小关系式
⑴0.01mol/L的盐酸与0.01mol/L 的氨水等体积混合:_生成NH 4Cl ,同单一溶液
⑵0.01mol/L的NaOH 溶液与0.02mol/L 的醋酸等体积混合(显酸性)
⑶0.01mol/L的NaOH 溶液与0.02mol/L 的HCN 溶液等体积混合(显碱性)
⑷pH =10的NaOH 溶液与pH =4的醋酸等体积混合
例1: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( )
2-A. 在NaHCO 3溶液中加入与其等物质的量的NaOH ,溶液中的阴离子只有CO 3 和OH- B.NaHCO 3溶液中:c(H+)+c(H2CO 3)=c(OH-) C.10 mL0.10mol •L-1CH 3COOH 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CH 3COOH 溶液所消耗的NaOH 物质的量相同
3、理解掌握电解质溶液中的几种守恒关系;
+--2-
以0.1mol/NaHCO3溶液为例,溶液中的大量离子:Na 、HCO 3;微量离子:OH 、CO 3、+
H ;大量分子:H 2O ;微量分子:H 2CO 3。 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。
++-2--如:NaHCO 3溶液中 c(Na )+c(H)=c(HCO3)+2c(CO3)+c(OH) -
CH3COONa 溶液中c(CH3COO )+ c(OH-)=c(Na+)+c(H+) ;
+
NH4Cl 溶液中 c(NH4)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) ②物料守恒(溶质守恒):电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化,变成其他离子或分子等,但离子或分子中某特定元素的原子总数是不会改变的。
++-2-如:NaHCO 3溶液中n(Na):n(C )=1:1,推出:c (Na )=c(HCO3)+c(CO3)+c(H2CO 3) 。
-
CH3COONa 溶液中c(CH3COO )+ c(CH3COOH)= c(Na+)=c( CH3COONa)
+
NH4Cl 溶液中 c(Cl-)=c(NH4)+c(NH3·H 2O) ③质子守恒(溶剂守恒):溶液中溶剂水电离的c(H+) 和c(OH-) 浓度相等, 如:NaHCO3溶液中 c(H+)= c (OH-)-c (H2CO3)+c(CO32-)
CH3COONa 溶液中 c(OH-)=c(H+)+ c(CH3COOH) NH4Cl 溶液中 c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H 2O)
3
〖练习〗
1、写出CH 3COONa 溶液中三个守恒关系式 电荷守恒: 物料守恒: 质子守恒:
2、写出Na 2CO 3溶液中三个守恒关系式 电荷守恒: 物料守恒: 质子守恒:
3、写出NaHCO 3溶液中三个守恒关系式 电荷守恒: 物料守恒: 质子守恒:
专题讲座——离子浓度的大小比较
典例导悟,分类突破
1.单一盐溶液
【例1】 对下列各溶液中,微粒的物质的量浓度关系表述正确的是 A .0.1 mol·L 的(NH4) 2CO 3溶液中:c (CO3)>c (NH4)>c (H)>c (OH) B .0.1 mol·L 的NaHCO 3溶液中:c (Na) =c (HCO3) +c (H2CO 3) +2c (CO3)
C .将0.2 mol·L NaA溶液和0.1 mol·L 盐酸等体积混合所得碱性溶液中:c (Na) +c (H) =c (A) +c (Cl)
D .在25 ℃时,1 mol·L 的CH 3COONa 溶液中:c (OH) =c (H) +c (CH3COOH) 【例2】 硫酸铵溶液中离子浓度关系不正确的是 A .c (NH4)>c (SO4)>c (H)>c (OH) B .c (NH4) =2c (SO4)
C .c (NH4) +c (NH3·H 2O) =2c (SO4) D .c (NH4) +c (H) =c (OH) +2c (SO4) 2.酸碱中和型 (1)恰好中和型
【例3】 在10 mol 0.1 mol ·L NaOH 溶液中加入同体积、同浓度的HAc 溶液,反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是 A .c (Na)>c (Ac)>c (H)>c (OH) B .c (Na)>c (Ac)>c (OH)>c (H) C .c (Na) =c (Ac) +c (HAc) D .c (Na) +c (H) =c (Ac) +c (OH) (2)反应过量型
【例4】 在25 ℃时,将pH =11的NaOH 溶液与pH =3的CH 3COOH 溶液等体积混合后,下
4
+
+
-
-
+
-
+
-
-
+
+
-
+
--1
+
+
-
2-
+
2-
+
2-
+
2-
+
-
-1
-
+
+
-
--1
-1
+
-1
+
-
2-
-1
2-
+
+
-
( )
( )
( )
列关系式中正确的是
+
-
+
-
-
( )
A .c (Na) =c (CH3COO ) +c (CH3COOH) B .c (H) =c (CH3COO ) +c (OH)
C .c (Na) >c (CH3COO ) >c (OH) >c (H) D .c (CH3COO ) >c (Na) >c (H) >c (OH)
【例5】 25 ℃时,将稀氨水逐滴加入到稀硫酸中,当溶液的pH =7时,下列关系正确的是
+++
-
+
+
-
+
-
-
+
2-2-2-
( )
A .c (NH4) =c (SO4) B .c (NH4)>c (SO4) C .c (NH4)
D .c (OH) +c (SO4) =c (H) +c (NH4) 3.盐与酸(碱) 混合型
【例6】 用物质的量都是0.1 mol的CH 3COOH 和CH 3COONa 配成1 L混合溶液,已知其中
-
2-
+
+
c (CH3COO -)>c (Na+) ,对该溶液的下列判断正确的是
A .c (H)>c (OH)
B .c (CH3COO ) =0.1 mol·L C .c (CH3COOH)>c (CH3COO )
D .c (CH3COO ) +c (OH) =0.1 mol·L 4.不同物质同种离子浓度的比较
-
-
-1
-
-
-1
+
-
( )
【例7】 相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中,pH 值最小的是 A .NH 4Cl C .NH 4HSO 4
+
( )
B .NH 4HCO 3
-1
-1
D.(NH4) 2SO 4
( )
【例8】 有关①100 mL 0.1 mol·L NaHCO3、②100 mL 0.1 mol·L Na2CO 3两种溶液的叙述不正确的是
A .溶液中水电离出的H 个数:②>① B .溶液中阴离子的物质的量浓度之和:②>① C .①溶液中:c (CO3)>c (H2CO 3) D.②溶液中:c (HCO3)>c (H2CO 3)
-2-
5