时间:2022-10-21 03:22:58
摘 要: 本文从溶液中微粒浓度排序知识点入手分析其解题原理和方法,探讨其有效解题策略。
关键词: 电离平衡 守恒 微粒浓度排序
溶液中微粒浓度排序是电离平衡盐类水解部分中的重要知识点,也是高考的热点及主要题型之一。主要涉及的知识点有弱电解质(弱酸、弱碱)的电离平衡,盐类水解,电离与水解的联系,溶液中阴、阳离子的电荷守恒,物料守恒及水电离出的H与OH之间的守恒(质子守恒)。虽说题型单一,但由于涉及知识点多,学生在解题时仍感到棘手。本文着重从知识点入手,分析溶液中微粒浓度大小关系,以供参考。
一、考虑弱电解质的电离平衡
例1:碳酸溶液中微粒浓度排序
解析:由于电离的程度很小,因此弱电解质电离产生的离子浓度小于被电离的离子浓度,且多元弱酸(碱)的电离由第一步决定。
HCO?葑H+HCO?摇?摇 K
HCO?葑H+CO?摇?摇 K
K>>K
所以有C(HCO)>>C(H)>C(HCO)>C(CO)
二、考虑盐类的水解
例2:碳酸钠溶液中微粒浓度排序
解析:由于盐类的水解程度很小,因此水解生成的离子浓度小于被水解的离子浓度。
NaCO=2Na+CO
CO+HO?葑HCO+OH?摇 ?摇K
HCO+HO?葑HCO+OH?摇?摇K
K>>K
所以有C(Na)>C(CO)>>C(OH)>(HCO)>C(H)
三、考虑电离与水解的联系
例3:CHCOOH与CHCOONa混合溶液微粒浓度排序
解析:在CHCOOH与CHCOONa混合溶液中同时存在CHCOOH的电离平衡与CHCOONa的水解平衡即存在下列电离,水解的共轭关系:
CHCOOH?葑CHCOO+H
CHCOO+HO?葑CHCOOH+OH
溶液中CHCOOH与CHCOO,H与OH分别存在着此消彼长的制约关系,同理像NH·HO与NHCl的混合液,弱酸的酸式盐溶液中也存在上述关系。给溶液中微粒浓度排序必须判断哪种平衡进行的程度大。
判断方法通常有两种。
方法一:由混合溶液的pH判断。
若CHCOOH与CHCOONa混合液,pH>7,则C(H)>C(OH),CHCOOH电离程度>CHCOONa的水解程度溶液,呈酸性。
又因为C(H)+C(Na)=C(OH)+C(CHCOO)(电荷守恒)
所以C(Na)
所以有C(CHCOO)>C(Na)>C(H)>C(OH)
若pH=7,则C(H)=C(OH),CHCOOH电离程度与CHCOONa水解程度相等
则C(Na)=C(CHCOO)>C(H)=C(OH)
若pH>7,则C(H)
则C(Na)>C(CHCOO)>C(OH)>C(H)
小结:对于像CHCOOH与CHCOONa这样的混合液,溶液的酸碱性应考虑CHCOOH水解等知识,其程度大小与两者物质的量大小有关。
方法二:由微粒大小判断。
例如HX—NaX的混合物,若C(X)>C(Na)
则HX的电离程度大于NaX的水解程度
则溶液中离子浓度关系为C(X)>C(Na)>C(H)>C(OH)
例4:在0.1mol·LNaHSO溶液中,有C(Na)>C(HSO)>C(SO)>C(HSO),则该溶液中C(H)?摇?摇 ?摇?摇C(OH)(填“>”“=”“
解析:NaHSO溶液存在:
HSO?葑H+SO(电离平衡)
HSO+HO?葑OH+HSO(水解平衡)
由于C(SO)>C(HSO),因此推出HSOm3电离程度大于其水解程度。
即有C(H)>C(OH)
注意点:对于HX与NaX混合液,不管HX的电离程度与水解的程度谁大,C(HX)+C(X)=定值(物料守恒)
例如,用物质的量都是0.1mol的HCN和NaCN混合后配成1L溶液,C(HCN)+C(CN)=0.2mol/L
四、考虑电解质溶液中微粒间的守恒关系
在分析溶液中微粒间的等量关系时要抓住:
1.电荷数平衡关系(电荷守恒);
2.元素的原子间守恒关系(物料守恒);
3.水电离出的H与OH间平衡关系(质子守恒);
4.上述守恒关系的导出式。
例5:0.1mol/LNHCl溶液中微粒浓度关系
解析:NHCl是强酸弱碱盐要考虑其水解(原理)
①C(Cl)>C(NH)>C(H)>C(OH)(水解)
②C(Cl)+C(OH)=C(H)+C(NH)(电荷守恒)
③C(Cl)=C(NH)+C(NH·HO)=0.1mol/L(物料守恒)
④C(H)=C(OH)+C(NH·HO)(质子守恒)
⑤C(Cl)>C(NH)>C(H)>C(NH·HO)(由①④导出)
例6:0.1mol/LNaHCO溶液中有哪些守恒关系式?
解析:NaHCO是弱酸的酸式盐,电离出的HCO具有水解、电离二重性。
HCO?葑H+CO(电离)
HCO+HO?葑HCO+OH(水解)
由物料守恒:C(Na)=C(HCO)+C(CO)+C(HCO)=0.1mol/L?摇?摇 ?摇①
由电荷守恒:C(Na)+C(H)=C(OH)+C(HCO)+2C(CO) ?摇②
由①②得C(H)+C(HCO)=C(CO)+C(OH)(导出式)?摇?摇?摇
③
即C(H)-C(CO)+C(HCO)=C(OH)
其意义是水电离出的H与OH相等。
五、溶液中微粒浓度关系分析思路及考虑知识点
正确分析溶液中微粒浓度的关系,首先,根据题目分析确定所得溶液中溶质的成分及它们物质的量的大小。其次,列出溶质发生变化的离子方程式(如电离、水解离子方程式),利用题给数据分析比较各微粒浓度的大小关系。最后,根据电荷守恒,物料守恒,质子守恒列出有关恒等关系。解题时应注意两点:一是若未讲溶质微粒还应考虑水分子;二是对不熟悉的恒等关系要想到从“三守恒”关系推导。
例7:(09江苏13)下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是( ?摇?摇)
A.室温下,向0.01mol·LNHHSO溶液中滴加NaOH溶液至中性:
c(Na)>c(SO)>c(NH)>c(OH)=c(H)
B.0.1mol·LNaHCO溶液:c(Na)>c(OH)>c(HCO)>c(H)
C.NaCO溶液:c(OH)-c(H)=c(HCO)+2c(HCO)
D.25℃时,pH=4.75、浓度均为0.1mol·L的CHCOOH、CHCOONa混合溶液:c(CHCOO)+c(OH)
答案:AC
解析:B项,NaHCO溶液中,OH是由HCO水解和水的电离所出成的,但是这些都是微弱的。HCO的浓度永大于OH浓度,故错;D项,由电荷守恒有:c(CHCOO)+c(OH)=c(H)+c(Na),由物料守恒可得:2c(Na)=c(CHCOO)+c(CHCOOH),将两式中的c(Na)消去,可得c(CHCOO)+2c(OH)=2c(H)+c(CHCOOH)。所以c(CHCOO)+c(OH)-c(H)-c(CHCOOH)=c(H)-c(OH),因为pH=4.75,所以c(H)-c(OH)>0,所以D项不等式应为”>”,故错。
考点分析:
①混合溶液中离子浓度的关系,电荷守恒;
②等pH的溶液中物质的量浓度的大小关系;
③电离和水解的相互关系;
④酸式盐溶液中离子的浓度大小关系。