探讨离子浓度比较规律

探讨离子浓度比较规律

吕军玲

湖南省祁阳县第一中学吕军玲

离子浓度大小比较是历年高考的重点和热点内容，要想熟练的掌握这一部分内容，应首先掌握以下几个方面的知识:①电离平衡；②水解平衡；③三个守恒（电荷守恒、物料守恒和质子守恒）等相关知识。

一．基础知识

1.电离平衡理论

（1）强电解质在水溶液中完全电离。

（2）.弱电解质在水中部分电离，多元弱酸分步电离且以第一步电离为主，多元弱酸的酸根离子也能电离。

（3）外界条件对弱电解质电离的影响：浓度越稀越电离；温度越高越电离。

2．水解平衡理论

（1）含弱酸根或弱碱阳离子的盐都能水解，一般地，盐的水解程度都不大（完全水解的盐类除外），且越弱越水解。

（2）多元弱酸的酸根离子的水解分步水解，且以第一步水解为主。

（3）外界条件对盐类水解的影响：浓度越稀越水解；温度越高越水解。

3．三个守恒

（1）电荷守恒：电解质溶液中阳离子所带正电荷的总量等于阴离子所负电荷的总量。如Na2CO3溶液中：c(Na+)+c(H+)=2c(CO32－)+c(HCO3－)+c(OH－)。

（2）物料守恒：电解质在水溶液中存在的各种形式（离子或分子）中的某种原子总数与原电解质中的该原子总数相等。如在Na2CO3溶液中：c(Na+)=2c(CO32－)未水解=2c(CO32－)+2c(HCO3－)+2c(H2CO3)。又如在NaH2PO4溶液中：c(Na+)=c(H2PO4－)未变化=c(H2PO4－)+c(HPO42－)+c(PO43－)+c(H3PO4)。

（3）质子守恒：在电解质溶液中，由水电离产生的c(H＋)和c(OH-)相等。质子守恒式也可由电荷守恒式和物料守恒式联合求得。如在Na2CO3溶液中溶液中：c(H+)水=c(H+)+c(HCO3－)+2c(H2CO3)=c(OH－)水。

离子浓度大小比较的试题是一类综合性强，要求的能力高、区分度较大的题目。主要有以下几种类型。

二、离子浓度大小比较试题的类型

1.多元弱酸的电离

如在H2CO3溶液中，c(H2CO3)>c(H＋)>c(HCO3-)>c(CO32－)>c(OH-)，这主要是因为多元弱酸是分步电离的，且以第一步电离为主，同时还有水的电离。

2．多元弱酸正盐溶液的水解

例1在0.1mol/LNa2CO3溶液中，下列关系正确的是（）。

A.c(Na＋)＝2c(CO32－)????????B.c(OH-)＝2c(H＋)

C.c(HCO3-)>c(H2CO3)????????D.c(Na＋)<c(CO32－)?+c(HCO3-)

解析水解是微弱的，像CO32－这样的多元弱酸的酸根离子在水解时分步水解：

CO32－+H2OHCO3-+OH－，HCO3－+H2OOH－+H2CO3，且以第一步水解为主。A项中由于CO32－发生了水解，所以c(Na＋)＞2c(CO32－)。B项中根据现有条件无法确定二者之间的量的关系；HCO3-是第一步水解的产物，H2CO3是第二步水解的产物，根据多元弱酸正盐的水解规律可知C项是正确的。在Na2CO3溶液中，n（Na）：n（C）=2：1，根据C元素守恒，c(Na＋)=2[c(CO32－)?+c(HCO3-)]，故D项错误。故选C。

3．不同溶液中同一离子浓度大小的比较

例21mol/L的下列溶液中NH4+浓度大小顺序正确的是（）。

①NH4Cl??②CH3COONH4??③NH4HSO4??

A.①>②>③??B.③>②>①?C.③>①>②??D.①>③>②

解析本题主要是分析溶液中各种离子对NH4+的影响。根据NH4++H2ONH3·H2O+H+，NH4Cl中Cl－对NH4+的水解基本没有影响，CH3COONH4中CH3COO-和NH4+分别是弱酸根离子和弱碱阳离子，相互促进水解，NH4+的浓度较低。NH4HSO4中H＋抑制NH4+的水解，在这三种物质中其水解程度最小。故选C。

4.混合溶液中离子浓度大小的比较

例3常温下，将甲酸和氢氧化钠溶液混合，所得溶液pH＝7，则此溶液中（）。

A．c(HCOO－)＞c(Na＋)???B．c(HCOO－)＜c(Na＋)

C．c(HCOO－)＝c(Na＋)???D．无法确定c(HCOO－)与c(Na＋)的关系

解析溶液中有四种离子HCOO－、OH－、Na＋H＋，根据电荷守恒有：c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)+c(HCOO－)。pH＝7则c(H＋)=c(OH－)，故c(HCOO－)＝c(Na＋)，选C。

5.混合溶液中各种离子浓度之间的等量关系

例4将20mL0.1mol/L的醋酸钠溶液与10mL0.1mol/L盐酸混合后，溶液显酸性，则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是（）。

A．c(CH3COO－)＞c(Cl－)＞c(H＋)＞c(CH3COOH)???

B．c(CH3COO－)＞c(Cl－)＞c(CH3COOH)＞c（H＋）

C．c(CH3COO－)＝c(Cl＋)＞c(H＋)＞c(CH3COOH)?????

D．c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(Cl－)＋c(OH－)

解析两溶液混合后，溶液实质上是等浓度醋酸、醋酸钠、氯化钠的混合溶液，呈酸性说明CH3COO－水解程度小于CH3COOH的电离程度，所以c(CH3COO－)>c(Cl－)>c(CH3COOH)；CH3COOH的电离程度较小，c(CH3COOH)???>c(H＋)，故A、C项错误，B项正确。依据电荷守恒原则可知D项也是正确的。故选BD。

三、离子浓度大小比较的常见错误

1．在溶液中离子个数比较时，一是忽略弱电解质，二是忽略离子的水解，从而造成对问题的错误分析。

2．在溶液中的离子浓度比较时，对溶液中同时存在电离和水解时，弄不清是电离占主导，还是水解占主导，从而造成解题失误。

3．对电解质溶液中离子之间的几种守恒关系（即物料守恒、电荷守恒、质子守恒）弄不清楚，在分析问题时造成失误。

4.忽视溶液中水的电离、忽视两溶液混合后溶质之间的化学反应、忽视二元酸第一步电离生成的H+会对第二步的电离产生抑制作用等各方面的情况导致的错误。