专题讲座八离子浓度的大小比较

专题讲座八离子浓度的大小比较一、熟悉两大理论，构建思维基点1．电离理论(1)弱电解质的电离是微弱的，电离产生的微粒都非常少，同时还要考虑水的电离，如氨水溶液中：NH3·H2O、NH＋4、OH－浓度的大小关系是c(NH3·H2O)c(OH－)c(NH＋4)。(2)多元弱酸的电离是分步进行的，其主要是第一级电离(第一步电离程度远大于第二步电离)。如在H2S溶液中：H2S、HS－、S2－、H＋的浓度大小关系是c(H2S)c(H＋)c(HS－)c(S2－)。2．水解理论(1)弱电解质离子的水解损失是微量的(双水解除外)，但由于水的电离，故水解后酸性溶液中c(H＋)或碱性溶液中c(OH－)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度。如NH4Cl溶液中：NH＋4、Cl－、NH3·H2O、H＋的浓度大小关系是c(Cl－)c(NH＋4)c(H＋)c(NH3·H2O)。(2)多元弱酸酸根离子的水解是分步进行的，其主要是第一步水解，如在Na2CO3溶液中：CO2－3、HCO－3、H2CO3的浓度大小关系应是c(CO2－3)c(HCO－3)c(H2CO3)。二、把握3种守恒，明确等量关系1．电荷守恒规律电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液都是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na＋、H＋、HCO－3、CO2－3、OH－，存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋c(OH－)＋2c(CO2－3)。2．物料守恒规律电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子种类增多，但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2－、HS－都能水解，故S元素以S2－、HS－、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c(K＋)＝2c(S2－)＋2c(HS－)＋2c(H2S)。3．质子守恒规律如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下：由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示：c(H3O＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)或c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS－)＝c(OH－)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。三、理清一条思路，掌握分析方法四、典例导悟，分类突破(一)粒子种类的判断【例1】(1)NaHCO3溶液中________________________________________________。(2)Na2CO3溶液中_____________________________________________________。(3)NaHCO3和Na2CO3的溶液中__________________________________________。(4)向NaOH溶液中通入CO2气体(任意量)_________________________________。答案(1)(2)(3)(4)粒子种类都是离子：Na＋、CO2－3、HCO－3、OH－、H＋；分子：H2CO3、H2O判断盐溶液中粒子种类时，首先要清楚盐溶液中的电离、水解情况，特别是多步电离和多步水解。如：(1)NaHCO3溶液中，因NaHCO3===Na＋＋HCO－3，HCO－3CO2－3＋H＋，HCO－3＋H2OH2CO3＋OH－，H2OH＋＋OH－。故溶液中的离子有：Na＋、CO2－3、HCO－3、OH－、H＋；分子有：H2CO3、H2O。(二)单一溶液中离子浓度的关系【例2】0.1mol·L－1的NH4Cl溶液①粒子种类________________________________________________________。②大小关系_________________________________________________(H2O除外)。③物料守恒__________________________________________________________。解析NH4Cl===NH＋4＋Cl－(完全电离)NH＋4＋H2ONH3·H2O＋H＋(微弱)H2OH＋＋OH－(极微弱)答案①Cl－、NH＋4、H＋、NH3·H2O、OH－、H2O②c(Cl－)c(NH＋4)c(H＋)c(OH－)③c(Cl－)＝c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)【例3】0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中各离子浓度的关系①大小关系_______________________________________________________。②物料守恒_______________________________________________________。③电荷守恒_______________________________________________________。④质子守恒_______________________________________________________。解析NaHCO3===Na＋＋HCO－3(完全电离)HCO－3＋H2OH2CO3＋OH－(主要)HCO－3H＋＋CO2－3(次要)H2OH＋＋OH－(极微弱)答案①c(Na＋)c(HCO－3)c(OH－)c(H＋)c(CO2－3)②c(Na＋)＝c(HCO－3)＋c(CO2－3)＋c(H2CO3)③c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋2c(CO2－3)＋c(OH－)④c(OH－)＝c(H2CO3)＋c(H＋)－c(CO2－3)【例4】0.1mol·L－1的Na2CO3溶液中各离子浓度的关系①大小关系_______________________________________________________。②物料守恒_______________________________________________________。③电荷守恒_______________________________________________________。④质子守恒_______________________________________________________。解析Na2CO3===2Na＋＋CO2－3(完全电离)CO2－3＋H2OHCO－3＋OH－(主要)HCO－3＋H2OH2CO3＋OH－(次要)H2OH＋＋OH－(极微弱)答案①c(Na＋)c(CO2－3)c(OH－)c(HCO－3)c(H＋)②c(Na＋)＝2{c(CO2－3)＋c(HCO－3)＋c(H2CO3)}③c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋c(OH－)＋2c(CO2－3)④c(OH－)＝c(H＋)＋2c(H2CO3)＋c(HCO－3)1.比较时紧扣两个微弱(1)弱电解质(弱酸、弱碱、水)的电离是微弱的，且水的电离能力远远小于弱酸和弱碱的电离能力。如在稀醋酸溶液中：CH3COOHCH3COO－＋H＋，H2OOH－＋H＋，在溶液中微粒浓度由大到小的顺序：c(CH3COOH)c(H＋)c(CH3COO－)c(OH－)。(2)弱酸根离子或弱碱根离子的水解是微弱的，但水的电离程度远远小于盐的水解程度。如稀的CH3COONa溶液中，CH3COONa===CH3COO－＋Na＋，CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，H2OH＋＋OH－，所以CH3COONa溶液中，c(Na＋)c(CH3COO－)c(OH－)c(CH3COOH)c(H＋)。(2)弱酸根离子或弱碱根离子的水解是微弱的，但水的电离程度远远小于盐的水解程度。如稀的CH3COONa溶液中，CH3COONa===CH3COO－＋Na＋，CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，H2OH＋＋OH－，所以CH3COONa溶液中，c(Na＋)c(CH3COO－)c(OH－)c(CH3COOH)c(H＋)。2．(1)酸式盐溶液的酸碱性主要取决于酸式盐中酸式酸根离子的电离能力和水解能力哪一个更强，如NaHCO3溶液中HCO－3的水解能力大于其电离能力，故溶液显碱性。(2)多元弱酸的强碱正盐溶液：弱酸根离子水解以第一步为主。例如，硫化钠溶液中：c(Na＋)c(S2－)c(OH－)c(HS－)c(H＋)。3．质子守恒式可以由电荷守恒式和物料守恒式推导出来。以KHS溶液为例，电荷守恒式为c(K＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HS－)＋2c(S2－)①，物料守恒式为c(K＋)＝c(HS－)＋c(S2－)＋c(H2S)②，由①－②得质子守恒式，消去没有参与变化的K＋等。4．规避等量关系中的2个易失分点(1)电荷守恒式中不只是各离子浓度的简单相加。如2c(CO2－3)的系数2代表一个CO2－3带2个负电荷，不可漏掉。(2)物料守恒式中，离子浓度系数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中，“2”表示c(Na＋)是溶液中各种硫元素存在形式的硫原子总浓度的2倍。(三)酸、碱中和型离子浓度的关系【例5】比较下列几种溶液混合后各离子浓度的大小。(1)CH3COOH和NaOH等浓度等体积混合，离子浓度大小顺序为_____________。(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH7，离子浓度大小顺序为_____________________________________________________________________。(3)pH＝2的CH3COOH与pH＝12的NaOH等体积混合，其离子浓度大小顺序为_____________________________________________________________________。解析(1)恰好反应后，溶质为CH3COONa。(2)中和反应后，为CH3COONa、CH3COOH，且CH3COOH电离程度大于CH3COONa水解程度。(3)由于CH3COOH是弱酸，c(CH3COOH)要远大于c(NaOH)，反应后为CH3COOH、CH3COONa，且n(CH3COOH)要远大于n(CH3COONa)，溶液中CH3COOH电离程度大于CH3COONa的水解程度，溶液呈酸性。答案(1)c(Na＋)c(CH3COO－)c(OH－)c(H＋)(2)c(CH3COO－)c(Na＋)c(H＋)c(OH－)(3)c(CH3COO－)c(Na＋)c(H＋)c(OH－)【例6】(2010·江苏，12)常温下，用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1CH3COOH溶液所得滴定曲线如右图。下列说法正确的是()A．点①所示溶液中：c(CH3COO－)＋c(OH－)＝c(CH3COOH)＋c(H＋)B．点②所示溶液中：c(Na＋)＝c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)C．点③所示溶液中：c(Na＋)c(OH－)c(CH3COO－)c(H＋)D．滴定过程中可能出现：c(CH3COOH)c(CH3COO－)c(H＋)c(Na＋)c(OH－)解析点①溶液中的溶质为0.001molCH3COOH和0.001molCH3COONa，据物料守恒：c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)＝2c(Na＋)，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，整理后得c(CH3COOH)＋2c(H＋)＝c(CH3COO－)＋2c(OH－)；点②溶液的pH＝7，据电荷守恒有c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，又c(H＋)＝c(OH－)，则c(Na＋)＝c(CH3COO－)；点③溶液中的溶质为0.002molCH3COONa，离子浓度大小关系为c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)。答案D【例7】将标准状况下2.24LCO2缓慢通入1L0.15mol·L－1的NaOH溶液中，气体被充分吸收，下列关系不正确的是()A．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCO－3)＋2c(CO2－3)B．2c(Na