比较溶液中粒子浓度大小专题指导

溶液中粒子浓度大小的比较陈永电解质溶液中粒子浓度大小比较问题是高考的热点之一。这类问题由于涉及的知识点多，能有效地检测考生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握情况及对这些知识的综合运用能力；试题综合性较强、题型灵活性、区分度高，因而重现率极高。因此，有必要对学生进行系统的知识归纳并进行解法指导，以利于提高学生的综合能力。本文就从“两个平衡、三个守恒”两个方面进行详细绍。一、两个平衡两个平衡即弱解质的电离平衡和盐类的水解平衡。应用这两个平衡时一定要明确：弱电解质电离及盐类水解的程度一般很小，所以，对应产生的粒子浓度一般也都很小。如例1、常温下，比较0.1mol/LCH3COOH溶液中各主要粒子浓度大小。[解题思路]1.弄清原理：写出该溶液中所有离子方程式:CH3COOHCH3COO-+H+，H2OOH-+H+2.分清主次：判断上述过程中产生的离子浓度大小。因CH3COOH电离程度很小，因而溶液中的主要粒子为CH3COOH分子。虽然CH3COOH是弱电解质，电离程度小，但相比于极弱的电解质——水来说，CH3COOH电离产生的离子比水分子电离产生的离子仍要大很多。综合以上分析可以得出：c(CH3COOH)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-)例2、常温下，比较0.1mol/LCH3COONa溶液中各主要粒子浓度大小。[解题思路]1.弄清原理：写出该溶液中所有离子方程式:CH3COONa=CH3COO-+Na+……①,度CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-……②，H2OOH-+H+……③2.分清主次：判断上述过程中产生的粒子浓度大小。因CH3COONa是强电解质，完全电离，所以溶液中的主要粒子是CH3COO-和Na+，但CH3COO-因水解而使得c(Na+)c(CH3COO-)。虽然CH3COONa的水解程度很小，但②过程仍比③过程产生的粒子浓度大很多，即c(OH-)c(CH3COOH)c(H+)，一般只要比较出：c(Na+)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)即可。小结：弱电解质电离及盐类水解产生的粒子浓度一般都很小，可概括为：谁的溶液谁（的粒子）主要。二、三个守恒关系：即电荷守恒、物料守恒及质子守恒。㈠、电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。如例3.在常温下，写出Na2CO3溶液中的电荷守恒式。[解题思路]1.弄清原理：写出该溶液中所有离子方程式:Na2CO3=CO32-+2Na+,CO32-+H2OOH-+HCO3-，HCO3-+H2OH2CO3+OH-,H2OOH-+H+2.弄清数量关系：所有阳离子所带的正电荷数=所有的阴离子所带的负电荷数。阳离子所带的正电荷数为：n(Na+)+n(H+)，阴离子所带的负电荷数为：n(HCO3-)+2n(CO32-)+n(OH-)，所以有n(Na+)+n(H+)=n(HCO3-)+2n(CO32-)+n(OH-)。进而可以推出：c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)。电荷守恒式特点：①等式两端的粒子全都带电荷，一端带正电荷，另一端带负电荷（书写时要找全离子种类）②用各粒子的浓度（或物质的量）×各自所带的电荷数㈡、物料守恒：由于弱电解质电离或盐类水解的原因，造成溶液中离子种类及数目会发生变化，但溶液中某两种元素的原子总数是不会改变的。如例4.在常温下，写出Na2CO3溶液中的物料守恒式。[解题思路]1.弄清原理：原理同例3。2.弄清数量关系Na2CO3溶液中钠元素与碳元素的原子个数比为2∶1，即n(Na+)=2n(C)总。而碳原子总数n(C)总=n(HCO3-)+n(CO32-)+n(H2CO3)因可以得出：n(Na+)=2n(HCO3-)+2n(CO32-)+2n(H2CO3),进而可以推出：c(Na+)=2c(HCO3-)+2c(CO32-)+2c(H2CO3)物料守恒式特点：①等式两端分别含有某两种元素的粒子（如钠与碳元素，一般不找与氢元素或氧元素的关系）②通过化学组成可确定二者的比例关系。㈢、质子守恒：电解质溶液中分子或离子得到与失去的质子（H+）的物质的量相等。如例5.写出NaHCO3溶液中的质子守恒式。[解题思路]1.弄清原理：写出该溶液中所有离子方程式:NaHCO3=Na++HCO3-,HCO3-+HOH2CO3+OH-,HCO3-CO32-+H+,H2OOH-+H+2.弄清数量关系:得到的质子（H+）数=失去的质子（H+）数。在NaHCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物；OH-、CO32-为失去质子后的产物。得到的质子数目为：n(H3O+)+n(H2CO3)，失去的质子数目为：n(OH-)+n(CO32-)，故有以下关系：n(H3O+)+n(H2CO3)=n(OH-)+n(CO32-)，进而可以推出c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO32-)。小结：物料守恒与质子守恒式实质是质量守恒关系的一种具体表现形式，即一定要找出溶液中某两种元素原子之间的比例关系。只要能写出物料守恒式，结合电荷守恒式，简单处理（如上述示例中等量代换消掉钠离子）即可得到质子守恒式。通过以上几个例子细心的读者能够总结出比较溶液中粒子浓度大小关系的主要思想即：（1）谁的溶液谁（的粒子）主要；（2）熟练各守恒关系式的特点。读者不妨以Na2S、Na2SO3、Na3PO4等溶液进行练习并认真感悟。下面我们就带着所得再进一步挑战自己的综合能力吧！例6.把0.02mol/LCH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合后，所得溶液显酸性，则混合溶液中微粒浓度关系正确的是（）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解析：首先要判断两溶液是否发生反应及反应后溶液中溶质的成分及浓度大小关系。反应后溶液中所得溶质为CH3COOH和CH3COONa，二者的浓度为c(CH3COONa)=c(CH3COOH)=0.005mol/L（因混合液的体积近似为二者体积之和）。然后再根据电荷守恒得c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，结合所得溶液显酸性即c(H+)c(OH-)，可推出c(CH3COO-)c(Na+)，故A选项正确。再由物料守恒关系式：c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)=0.01mol/L，故D选项也正确。由物料守恒关系变形及A选项可得c(CH3COOH)-c(Na+)=c(Na+)-c(CH3COO-)，进而可推出c(CH3COO-)c(Na+)c(CH3COOH)，所以B选项错误。由电荷守恒式及物料守恒式联立（消掉Na+）可得质子守恒式：c(CH3COOH)+2c(H+)=2c(OH-)+c(CH3COO-)，可知C选项错误。综上所述此题正确答案选AD。例7.在相同温度，相同体积和相同浓度的K2SO4、H2SO3、KHSO3、K2S四种溶液中，离子数目由多到少的顺序排列为。解析：由题意知溶质的物质的量相等，可设溶质各有1mol。由于H2SO3是弱酸，难电离，所以溶液中离子数目最少。而K2SO4、K2S为强电解质完全电离得到3mol离子，但S2-以第一步水解为主，导致溶液中离子的物质的量略大于3mol,而KHSO3则因HSO3-水解、电离（为主）程度不大，所以溶液中离子的物质的量略大于2mol,所以离子数目由多到少的顺序排列为：K2SK2SO4KHSO3H2SO3例8.常温下，有甲、乙两份体积均为1L，PH均为3的溶液，其中甲为醋酸，乙为盐酸。①甲用蒸馏水稀释至100倍后，溶液的PH变为a；②乙与等体积、浓度为1.5mol/L的氨水混合，在此混合液中：n(NH4+)+n(H+)-n(OH-)=bmol。则关于a、b数值正确的答案组合是（）A.3～5之间；0.0005B.3～5之间；0.001C.5；0.0005D.5；0.001解析:将n(NH4+)+n(H+)-n(OH-)=bmol变形为n(NH4+)+n(H+)=n(OH-)+bmol，则可清楚地看到此等式为电荷守恒式，所以n(NH4+)+n(H+)-n(OH-)=n(Cl-)=0.001mol,结合溶液的PH计算可知正确答案为B。通过以上几个例题的分析研究，我们发现在解题的过程中，首先要有正确的思路：其次是：要养成认真、细致、严谨的思维习惯，通过平时的练习认真总结，熟悉各等式的主要特点及其变式，形成技能。第三是：灵活地运用常规的解题方法，例如：反证法、极值法、定量问题定性化等往往能起到事半功倍的效果。[跟踪练习]一、选择题（每道小题有一或两个符合题意的答案）1．某酸的酸式盐NaHY水溶液中，HY-的电离度小于HY-的水解程度。有关叙述中正确的是（）A.H2Y在电离时为：H2Y+H2OHY-+H3O+B.在该盐的溶液中，离子浓度为：c(Na+)c(Y2-)c(HY-)c(OH-)c(H+)C.在该盐的溶液中，离子浓度为：c(Na+)c(HY-)c(Y2-)c(OH-)c(H+)D.HY-水解方程式为：HY-+H2O=Y2-+H3O+2．等物质的量浓度的下列溶液中，c(NH4+)最大的是（）A.NH4HSO4B.NH4HCO3C.NH4ClD.NH4NO33．把0.2mol/L的NaAlO2溶液和0.4mol/L的盐酸等体积混合后，溶液中离子浓度由大到小的顺序排列正确的是（）A.c(Cl-)c(Al3+)c(Na+)c(H+)c(OH-)B.c(Cl-)c(Na+)c(Al3+)c(H+)c(OH-)C.c(Na+)c(Cl-)c(Al3+)c(OH-)c(H+)D.c(Cl-)c(Al3+)c(Na+)c(OH-)c(H+)4．在NaHS溶液中，存在多种分子和离子，下列关系中不正确的是（）A.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)B.c(Na+)=c(HS-)+c(S2-)+c(H2S)C.c(H+)+c(H2S)=c(OH-)+c(S2-)D.c(OH-)-c(HS-)=c(H+)+c(H2S)5．一元酸HA溶液中，加入一定量强碱MOH溶液后，恰好完全反应，反应后的溶液中，下列判断正确的是（）A.c(A-)≥c(M+)B.c(A-)≤c(M+)C.若MA不水解，则c(OH-)c(H+)D.若MA水解，则c(OH-)c(H+)6.某二元酸H2A在水中发生电离：H2A=H++HA-，HA-H++A2-。下列叙述中不正确的是（）A.在NaHA溶液中c(Na+)c(HA-)c(OH-)c(H+)B.在Na2A溶液中c(Na+)c(A2-)c(OH-)c(H+)C.在NaHA溶液中c(Na+)+c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)D.在H2A溶液中c(H+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)二、填空题7．常温下，将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合，所得溶液PH为9，则所得溶液中由水电离出来的c(OH-)=mol/L，写出该混合溶液中下列算式的精确结果（不能做近似计算）。c(Na+)-c(A-)=mol/L；c(OH-)-c(HA)=mol/L8．0.02mol/L的HCN溶液与0.02mol/LNaCN溶液等体积混合，已知该混合溶液中，c(Na+)c(CN-)。用“”、“”或“=”填空①溶液中c(OH-)_____c(H+)②c(HCN)_____c(CN-)③c(HCN)+c(CN-)_____0.02mol/L参考答案:1.A2.A3.B4.D5.BD6.A7.10-5，10-5-10-9，10-98.①②③=作者：陈永中学一级教师，多年任高三化学教师身份证号：220281197302234630工作单位：