电解质溶液中离子浓度大小比较及守恒关系

人教版选修四有关电解质溶液的知识内容是高中化学的重要基础理论之一，也是很多学生学习的难点.尤其是涉及离子浓度大小比较问题和守恒关系，学生的得分率普遍较低.通过多年的教学摸索，我觉得主要的原因是学生对弱电解质的电离、盐类的水解等相关知识理解不透彻，常常不能综合考虑问题.如何才能又快又好地解答这类题呢？除了掌握基础外，还需有科学的解题思路.下面将自己的解题思路写出来和大家共同探讨.

一、离子浓度大小比较

离子浓度大小的比较需要注意两点：（１）紧抓两个平衡：弱电解质的电离、盐类的水解.（２）做题时，先理清溶液的成分，是单一溶液还是混合溶液，后具体分析.

1．单一溶液

（１）多元弱酸溶液

多元弱酸的电离是分步进行的，且上一步电离出的氢离子会抑制下一步的电离，所以电离程度一步比一步弱.一般规律是：（H+）（一级电离离子）（二级电离离子）（三级电离离子）（OH-）.例如，在H3PO4溶液中，c(H+)c(H2PO-4)c(HPO2-4)c(PO3-4)c(OH-).

（２）一元弱酸强碱盐或一元强酸弱碱盐

判断离子浓度大小要考虑弱酸根离子的水解，一般规律是：（不水解的离子）＞（水解离子）＞（显性离子）＞（水电离出的另一离子）.例如，在醋酸钠溶液中，c(Na+)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+).

（３）多元弱酸强碱盐

多元弱酸根离子是分步水解，一般规律是：（不水解离子）＞（水解离子）＞（显性离子）＞（二级水解离子）＞（水电离出的另一离子）.例如，在Na2CO3溶液中，c（Na+）＞c(CO2-3)＞c(OH-)＞c(HCO-3)＞c(H+).

（４）多元弱酸的酸式盐

因弱酸的酸式酸根离子不仅电离，而且水解，所以须先弄清楚电离与水解的大小，后判断离子浓度的大小.

常见的NaHCO3 、NaHS、Na2HPO4溶液中酸式酸根离子的水解程度大于电离程度，溶液显碱性.例如，在NaHCO3溶液中，c（Na+）＞c(HCO-3)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(CO2-3).而在NaHSO3、NaH2PO4溶液中酸式酸根离子的电离程度大于水解程度，溶液显酸性.例如，在NaHSO3溶液中，c（Na+）＞c(HSO-3)＞c(H+)＞c(SO2-3)＞c(OH-).

一般地，在做不同溶液中同种离子浓度的比较这类题时既要考虑离子在溶液中的水解情况，又要考虑电离情况以及其他离子对该离子的影响.

例如，现有常温下浓度相等的四种溶液：a．NH4HCO3 、b．NH4HSO4 、c．NH4Cl 、d ．氨水．请判断四种溶液中c(NH+4)的大小.三种盐完全电离，NH+4水解显酸性，HCO3-水解显碱性，它们的水解相互促进，b完全电离溶液显强酸性，抑制了NH+4的水解，d部分电离出NH+4，所以c(NH+4)：bcad.

2.混合溶液

先要看混合时是否发生反应，若有反应，则要判断是否过量（注意溶液体积变化）；然后结合电离、水解等因素得出溶液成分和各成分量的大小，找到离子浓度的大小.

例如，0.2mol/L NH4Cl溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合，溶液中存在的离子的浓度由大到小的排列顺序是.

分析：由NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3・H2O可知NH4Cl过量，此时得到NaCl 、NH3・H2O、NH4Cl 等量混合溶液，NH3・H2O的电离程度大于NH+4的水解程度，溶液显碱性，同时c( Cl-)＞c(NH+4).电离、水解等都是影响离子浓度大小的要素.

答案：c( Cl-)＞c(NH+4)＞c(OH-)＞c(H+)

二、守恒关系

1．电荷守恒

电解质溶液呈电中性，即溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相等.解题思路：先把涉及的电离方程式、水解方程式全部写出，后找出所有的阴、阳离子再写出等式.注意：离子浓度前的系数.

2．物料守恒

电解质溶液中因溶质的电离或水解，溶质电离出的离子会变成其他离子或分子，但离子或分子中某种特定元素原子的总数不变.例如，0.1mol/L Na2CO3溶液，n(Na+)∶n(CO2-3) ＝2∶1，推出：c (Na+) ＝ 2［c(HCO-3)+c(CO2-3)+c(H2CO3)］.也可根据C守恒推出：c(HCO-3)+c(CO2-3) + c(H2CO3) = 0.1.

3．质子守恒

电解质溶液中的粒子电离出的H+的总数等于粒子得到的H+的总数再加上游离的H+的总数.例如，Na2CO3溶液：c (H＋)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)＝c(OH-) .实际上，质子守恒也可根据电荷守恒和物料守恒联力求解.