溶液中离子浓度大小的比较教学案例

第1页（共6页）《溶液中离子浓度大小的比较》教学案例天印高级中学李道武一：教学内容分析本课时的教学是高二化学选修4《化学反应原理》的一个专题课时。是基于学生已学习了弱电解质的电离规律，盐类的水解规律及学生掌握了溶液中三类守恒规律的基础上，对溶液中离子浓度的大小做一个全面的分析比较。本课时难度较大，教学中应要遵循循顺渐进的原则，不能求快。二：教学目标1、知识目标：（1）、理解电解质的电离平衡概念以及电离度的概念。（2）、理解水的电离、盐类水解的原理。了解盐溶液的酸碱性。(3)、认识以下几种常见题型：①、单一溶液中离子浓度的大小比较②、混合溶液中离子浓度的大小比较③、同浓度不同种溶液中同种离子浓度的大小比较2、情感目标：培养学生的探究精神；3、能力目标：（1）培养学生分析能力、应用理论解决试剂问题能力及语言表达能力。（2）培养学生正向思维、逆向思维、发散思维能力。三：设计思路1：指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与到知识的获得过程中，并给学生充分的表达自己想法的机会，以提高学生的分析实际问题的能力。2：在教学内容的安排上：按照步步深入，从易到难，由简单到复杂的过程。3：教学手段：根据本校高二学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要，采取了讨论、点拨等教学方法，并结合多媒体进行教学。四：教学准备1、教师做好例题和变式训练题的选择2、教师准备课后练习3、做好多媒体课件五：教学过程设计（课堂实录）【一】应用的规律一、电解质的电离规律1、强电解质在水溶液中是完全电离的，在溶液中不存在电解质分子。2、弱电解质在水溶液中是少部分发生电离的，在溶液中既存在电解质分子又存在电解质离子第2页（共6页）3：多元弱酸分布电离二、水的电离规律1、水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H3O+和OH-2、由水电离产生的[H+]＝[OH-]3、（1）在纯水中加入酸或碱，抑制了水的电离，使水的电离度变小，水电离出的[H+]水和[OH-]水均小于10-7mol/L。（2）在纯水中加入弱酸强碱盐、弱碱强酸盐，促进了水的电离，使水的电离度变大，水电离出的[H+]水或[OH-]均大于10-7mol/L。三、盐类水解的规律1、强酸弱碱盐如NH4Cl、Al2(SO4)3等水解后溶液呈酸性；2、强碱弱酸盐如CH3COONa、Na2CO3等水解后溶液呈碱性。3、多元弱酸盐还要考虑分步水解四、电解质溶液中三种守恒规律1、电荷守恒规律：电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。如NaHCO3溶液中：[Na+]＋[H+]＝[HCO3-]＋2[CO32-]＋[OH-]2：物料守恒规律：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它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。如NaHCO3溶液中n(Na)：n(c)＝1：1，所以：c(Na+)＝c(HCO3-)＋c(CO32-)＋c(H2CO3)3：质子守恒规律：电解质溶液中分子或离子得到或失去质子（H+）的物质的量应相等。例如在Na2CO3溶液中H+和OH-均由水电离产生，故应该有[OH-]=[H+]，但由于CO32-在溶液中的会结合质子产生HCO3-、H2CO3（结合了2个质子），故在Na2CO3溶液中[OH-]=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]【二】常见的题型一：单一溶液中离子浓度的大小比较【例1】在氯化铵溶液中，下列关系式正确的是（A）A．C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)B．C(NH4+)＞C(Cl-)＞C(H+)＞C(OH-)C．C(Cl-)＝C(NH4+)＞C(H+)＝C(OH-)D．C(NH4+)＝C(Cl-)＞C(H+)＞C(OH-)【点拨】（本题应用的是盐类水解的规律）NH4Cl是可溶性的盐，属于强电解质，在溶液中完全电离NH4Cl＝NH4+＋Cl-。因为NH4Cl是强酸弱碱所生成的盐，在水中要发生水解；NH4++H2ONH3·H2O+H+，所以C(NH4+)比C(H+)及C(OH-)大得多；溶液因水解而呈酸性，所以C(H+)＞C(OH-)。又由于水解反应是中和反应的逆反应，相对于中和来说是次要的，综合起来，不难得出：C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)。答案为A。【变式训练1】(NH4)2SO4溶液中各离子浓度由小到大的顺序是。【点拨】（本题应用的是盐类水解的规律）与例题1不同的是虽然NH4+也水解了，但由于第3页（共6页）(NH4)2SO4可电离出2个NH4+，故NH4+浓度大于SO42-浓度，故溶液中离子浓度由小到大的顺序为：C(OH-)C(H+)C(SO42-)C(NH4+)【例2】在1mol/LCH3COOH溶液中下列关系不正确的是（A）A、C(CH3COOH)＞C(OH-)＞C(CH3COO-)＞C(H+)B、C(CH3COOH)＞C(CH3COO-)＞C(H+)＞C(OH-)C、C(CH3COOH)+C(CH3COO-)=1mol/LD、C(OH-)+C(CH3COO-)=C(H+)【点拨】（1）本题应用的是弱电解质电离的规律（选项A和B）（2）物料守恒规律（选项C）（3）电荷守恒规律（选项D）【变式训练2】在0.1mol/l的NH3·H2O溶液中，下列关系正确的是（A）A．C(NH3·H2O)＞C(OH-)＞C(NH4+)＞C(H+)B．C(NH4+)＞C(NH3·H2O)＞C(OH-)＞C(H+)C．C(NH3·H2O)＞C(NH4+)＝C(OH-)＞C(H+)D．C(NH3·H2O)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)【点拨】（应用了弱电解质电离规律及电荷守恒规律）NH3·H2O是一元弱酸，属于弱电解质，在水溶液中少部分发生电离（NH3·H2ONH4+＋OH-），所以C(NH3·H2O)必大于C(NH4+)及C(OH-)。因为C(OH-)＝C(H+)＋C(NH4+)，所以C(OH-)＞C(NH4+)。综合起来，C(NH3·H2O)＞C(OH-)＞C(NH4+)＞C(H+)。答案为A。【解题小结】1、必须有正确的解题思路：2、掌握解此类题的三个思维基点：电离、水解和守恒规律3、分清他们的主要地位和次要地位二、混合溶液中离子浓度的大小比较【例3】把0.02mol／LCH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合，混合液显酸性，则混合溶液中微粒浓度关系正确的是（AD）Ａ．C(CH3COO-)＞C(Na+)Ｂ．C(CH3COOH)＞C(CH3COO-)Ｃ.2C(H+)＝C(CH3COO-)－C(CH3COOH)Ｄ．C(CH3COOH)+C(CH3COO-)=0.01mol/L【点拨】（电离规律和水解规律及守恒规律）此题实质上是0.005mol/L的CH3COOH溶液和0.005mol/L的CH3COONa溶液的混合溶液，溶液显酸性（醋酸与碱反应了且酸过量）。由电荷守恒关系：C(H+)+C(Na+)=C(CH3COO-)+C(OH-)且溶液显酸性C(H+)C(OH-）得A是正确的,B是错误的；由物料守恒关系可得：ｃ（CH3COOH）＋ｃ（CH3COO－）＝ｃ（Ｎａ＋）×２＝０.０１ｍｏｌ／Ｌ（２）由（２）可知Ｄ正确。将（１）×２＋（２）可得：２ｃ（Ｈ＋）＝ｃ（CH3COO-）＋２ｃ（ＯＨ－）－c（CH3COOH）Ｃ选项错误。【变式训练3】用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其第4页（共6页）中C(CH3COO-)＞C(Na+)，对该混合溶液的下列判断正确的是()A.C(H+)＞C(OH-)B.C(CH3COOH)＋C(CH3COO-)＝0.2mol/LC.C(CH3COOH)＞C(CH3COO-)D.C(CH3COO-)＋C(OH-)＝0.2mol/L【点拨】CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，CH3COOH的电离和CH3COONa的水解因素同时存在。已知C(CH3COO-)＞C(Na+)，根据电荷守恒C(CH3COO-)＋C(OH-)＝C(Na+)＋C(H+)，可得出C(OH-)＜C(H+)。说明混合溶液呈酸性，进一步推测出0.1mol/L的CH3COOH和0.1mol/L的CH3COONa溶液中，电离和水解这一对矛盾中起主要作用是电离，即CH3COOH的电离趋势大于CH3COO-的水解趋势。根据物料守恒，可推出（B）是正确的。【变式训练4】、现有NH4Cl和氨水组成的混合溶液C(填“”、“”或“=”)①若溶液的pH=7，则该溶液中C(NH4＋)=C(Cl－)；②若溶液的pH7，则该溶液中C(NH4＋)C(Cl－)；③若C(NH4＋)C(Cl－)，则溶液的pH7。【点拨】由电荷守恒规律知：C（NH4+）+C（H+）=C（OH-）+C（Cl-）①pH=7即C（H+）=C（OH-），所以C（NH4+）=C（Cl-）②pH7即C（H+）C（OH-），所以C（NH4+）C（Cl-）③C(NH4＋)C(Cl－)，所以C（H+）C（OH-）PH7三：同浓度不同种溶液中同种离子浓度的大小比较【例3】同浓度的下列溶液中NH4+的浓度的由大到小顺序为③②⑤①④①NH4HSO4②(NH4)2SO4③(NH4)2Fe(SO4)④NH4HCO3⑤(NH4)2CO3【点拨】先考虑盐直接电离出的NH4+的浓度的大小，②③⑤中的NH4+的浓度大于①④中的NH4+的浓度。再考虑影响NH4+的浓度的大小因素，是受到促进还是受到抑制。③中NH4+和Fe2+都水解产生H+，NH4+的水解受到了抑制，⑤中CO32-的水解促进了NH4+的水解，②中NH4+的水解未受到影响，固NH4+的浓度③②⑤。①中HSO4-电离出的H+抑制了NH4+的水解，④中HCO3-的水解促进了NH4+的水解，固NH4+的浓度①④。所以NH4+的浓度的由大到小顺序为③②⑤①④【变式训练5】物质的量浓度相同的下列溶液：①Na2CO3②NaHCO3③H2CO3④（NH4）2CO3⑤NH4HCO3，按C(CO32—)由小到大排列顺序正确的是(B)A．⑤④③②①B．③⑤②④①C．③②⑤④①D．③⑤④②①【点拨】先考虑盐或酸直接电离出的CO32—的浓度的大小，①④浓度大于②⑤浓度③中CO32—的浓度最小；再考虑④中NH4+对CO32—水解起促进作用，所以CO32—的浓度①④；⑤中NH4+对HCO3—电离起抑制作用，所以CO32—的浓度②⑤；综合得：C(CO32—)由小到大排列顺序③⑤②④①选B【课后练习】1、在0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中，下列关系式正确的是（）A．c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（H+）＞c（OH-）B．c（Na+）＋（H+）＝c（HCO3-）＋c（OH-）＋2c（CO32-）第5页（共6页）C．c（Na+）＝c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H+）D．c（Na+）＝c（HCO3-）＋c（H2CO3）＋c（CO32-）2、将0.2mol·l-1的NH4NO3溶液与0.1mol·l-1的NaOH溶液等体积混合，下列有关混合溶液中微粒的浓度关系正确的（）A．c（NH4+）=c（Na+）＞c（OH－）＞c（NH3·H2O）B．c（NH4+）=c（Na+）＞c（NH3·H2O）＞c（OH－）C．c（NH4+）＞c（Na+）＞c（NH3·H2O）＞c（OH－）D．c（NH4+）+c（Na+）+c（H+）＝c（OH－）+c（NO3－）3、等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混和后，混和液中有关微粒的浓度应满足的关系是()A．c（M+）c（OH-）c（A-）c（H+）B．c（M+）c（A-）c（H+）c（OH-）C．c（M+）c（A-）c（OH-）c（H+）D．c（M+）c（OH-）=c（H+）+c（HA）4、.用2mol·l-1的NaOH溶液滴定pH=5的HCN溶液100mL至中性，此时溶液中各离子浓度关系正确的是（）A．c（Na＋）c（CN－）c（OH－）c