正解溶液中离子浓度的关系

[摘要]溶液中离子浓度的大小关系及等式关系是近几年高考中常考的题型之一。此类题型综合性强，难度较大。考生在解答此类型题时，时常感到思维混乱，顾此失彼。原因是没有抓住此类型题的“题眼”及没有形成正确的解题思维过程。

[关键词]离子浓度 弱电解质 电荷守衡

溶液中离子浓度的大小关系及等式关系是近几年高考中常考的题型之一。此类题型综合性强，难度较大。考生在解答此类型题时，时常感到思维混乱，顾此失彼。原因是没有抓住此类型题的“题眼”及没有形成正确的解题思维过程。笔者在多年的教学实践中，总结出解决此类型题的一个思维模式，供参考。

一、相关知识

弱电解质的电离平衡,盐类的水解平衡。溶液中的电荷守衡、物料守衡、质子转移守衡。

弱电解质及多数盐类的单一水解是微弱的，一般认为浓度相等的弱电解质（弱酸或弱碱）的电离程度大于相应离子的水解程度。如浓度相等的CH3COOH（NH3H2O）和CH3COONa(NH4Cl)溶液中，CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度，NH3H2O的电离程度大于NH4+的水解程度。而对于较特殊的NaHCO3溶液，其中的HCO3-离子既存在电离平衡又存在水解平衡。认

为其水解程度大于电离程度。但是具体到一个特定的习题，应根据题中的信息来判断哪种平衡程度更大。

二、思维过程

首先，通过读题明确两个内容:

1.最终的溶液中存在的溶质及溶质的浓度；

2.存在的平衡关系及相对强弱。

然后，确定溶液中离子间的基本关系：

1.三个等式关系

（1）电荷守衡关系：溶液中阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。如在NaF溶液中，C(F-)+C(OH-)=C(Na+)+C(H+)。

（2）物料守衡关系：溶液中某元素的各种存在形式中，原子总量不变。如0.1mol/LNa2CO3溶液中，C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)=0.1mol/L。

（3）质子守衡关系:溶液中由水电离出来的H+和OH-的数目相等。如Na2S溶液中，C(OH-)=C(H+)+C(HS-)+2C(H2S)。需要注意的是，质子守衡关系一般只用于溶质为单一的盐溶液中，若溶液中存在酸或碱时，溶液中的H+或OH-不全是H2O提供的。所以，质子守衡关系写起来就有困难了，此溶液中有关C(OH-)和C(H+)关系式可以通过上述两个平衡关系导出来。

2.一个大小关系

根据题中信息判断电离程度与水解程度的相对强弱关系得出。

三、题型例析

1.单组分溶液

例1. 0.1mol/L的CH3COOH溶液中的离子浓度的关系。

等式关系：电荷守衡关系C(H+)=C(CH3COO-)+C(OH-)

物料守衡关系C(CH3COO-)+C(CH3COOH)=0.1mol/L

大小关系：C(CH3COOH)＞C(H+)＞C(CH3COO-)

质子守衡关系没有意义，省略不写。

在理解例1的基础上学生自己去写弱碱NH3.H2O溶液中的离子浓度关系。

例2. 0.1mol/L的NH4Cl溶液中的离子浓度关系。

等式关系：电荷守衡关系C(NH4+)+C(H+)=C(Cl-)+C(OH-)

物料守衡关系C(NH4+)+C(NH3.H2O)=C(Cl-)＝0.1mol/L

质子守衡关系C(H+)=C(OH-)+ C(NH3.H2O)

大小关系：C(Cl-)＞C(NH4+)＞C(H+)＞C(OH-)

例3. 0.2mol/L Na2CO3中的离子浓度关系。

等式关系：电荷守衡关系C(Na+)+C(H+)= 2C(CO32-)+C(HCO3-)+ C(OH-)

物料守衡关系C(Na+)=2\[C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)\]=0.4mol/L

质子守衡关系C(OH-)=C(H+)+C(HCO3-)+2C(H2CO3)

大小关系：C(Na+)＞C(CO32-)＞C(OH-)＞C(HCO3-)＞C(H+)

在理解上述两个例题的基础上，让学生自己去书写强碱弱酸盐CH3COONa和强酸弱碱盐(NH4)2SO4溶液中离子浓度的关系。

对于等浓度的酸与碱等体积混合或者恰好完全反应的试题，其实质仍然是单一组分。

例4.将甲酸溶液中加入一定量的氢氧化钠的溶液，恰好完全反应，则所得溶液中离子浓度的关系。此题实质为溶质为甲酸钠溶液中离子浓度的关系。参考上述例题可得。

2.多组分溶液

例5.将0.2mol/L的醋酸钠溶液10ml与0.1mol/L的盐酸溶液10ml混合后，溶液中离子浓度的关系（不考虑混合后溶液体积的变化）。

解析：两溶液混合发生反应，其溶质实际是浓度均为0.05mol/L的醋酸、酸酸钠、氯化钠的混合液。并且认为醋酸的电离程度大于醋酸钠的水解程度，因此溶液显酸性，即C(H+)＞C(OH-)

则溶液中离子浓度的关系为：

等式关系：电荷守衡关系C(Na+)+C(H+)=C(Cl-)+C(OH-)+C(CH3COO-)

物料守衡关系C(CH3COO-)+C(CH3COOH)＝0.1mol/L＝C(Na+)＝2C(Cl-)

大小关系C(Na+)＞C(CH3COO-)＞C(Cl-)＞C(CH3COOH)＞ C(H+)＞ C(OH-)

质子守衡关系没有意义，省略不写。

例6.下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是:

A.pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合：

c(H+)+c(M+)==c(OH-)+c(A-)

B.pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液：

c(NaOH)＜c(CH3COONa)＜c(Na2CO3)

C.物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合：

c(CH3COO-)+2c(OH-)==2c(H+)+c(CH3COOH)

D.0.1mol•L-1的NaHA溶液，其pH=4：c(HA-)＞c(H+)＞c(H2A)＞c(A2-)

解析：由电荷守衡可知选项A是正确的。pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液：其浓度关系应为 c(NaOH)＜c(Na2CO3)＜c(CH3COONa)，故B选项错误。对于选项C直接观察不易得出。等浓度的两种溶液混合后，据电荷守衡关系C(Na+)+C(H+)=C(OH-)+C(CH3COO-)，物料守衡关系C(CH3COO-)+C(CH3COOH)＝2C(Na+)，将两个式子加和，消去C(Na+)可得。故C关系正确。0.1mol•L-1的NaHA溶液，其pH=4，说明HA-离子的电离程度大于水解程度，其关系式应为c(HA-)＞c(H+)＞c(A2-)＞c(H2A)，故D关系不正确。答案：A、C。

以上分析是从溶液中离子浓度的基本关系出发。无论题型如何变化，其最本质的浓度关系不会变化，即三个等式关系和一个大小关系。如果在题中出现了不容易理解的等式关系或者是大小关系（包括含数据的等式关系或大小关系），亦可由这几个基本的关系式进行综合处理导出，就能解决问题，从而得出正确结论。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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