浅谈粒子浓度大小比较解题技巧

浅 谈 粒 子 浓 度 大 小 比 较 解 题 技 巧江苏省睢宁高级中学 朱怀令 （221200）Z粒子浓度大小的比较是高考命题的热点之一，试题一般以选择题或简答题形式出现，主要涉及弱电解质的电离、盐类水解的规律以及溶液的酸碱性等。盐溶液中粒子浓度的大小比较既是一个重要知识点，也是一个难点，只有掌握有关知识、原理和规律，结合解题技巧，才能达到举一反三的最佳效果。一：常用规律 （一 ）影响弱电解质电离平衡的规律1，同离子效应：在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质会使平衡移动。2，化学反应：在弱电解质溶液中加入能与弱电解质反应的物质对粒子浓度大小的影响。（二）盐水解规律：谁弱谁水解，无弱不水解，越弱越水解，谁强显谁性，弱弱据实定，相当显中性。1，强酸弱碱盐溶液显酸性： c（H ） c（OH ）如 ：NH 4Cl 溶液、CuSO 4溶液、FeCl3溶液2，强碱弱酸盐溶液显碱性： c（H ） c（OH ）如：Na 2CO3溶液、Na 2S 溶液3，弱酸弱碱盐溶液根据水解程度定：酸性（NH 4） 2SO4溶液；中性 CH3COONH4溶液；碱性 NH4CN 溶液。4，强酸强碱盐不水解，溶液中性：NaCl5，弱酸的酸式盐比较电离和水解程度定：酸性：NaHSO 3 溶液、NaH 2PO4；碱性 NaHCO3 溶液、Na 2HPO4溶液6，完全双水解的特例：Al 3+与 HCO3- 、 CO32- 、 ClO- 、 S2- 、 HS- 、AlO 2- ；Fe3+与 HCO3- 、 CO32- 、 ClO- 、 S2- 、 HS- 、 AlO2-；NH 4+与 SiO32-(三)守恒规律1，电荷守恒：电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液总呈电中性，即阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带的负电荷总数。如 NH4Cl 溶液中： c（NH 4+） c（H +） c（Cl ） c（OH ）如 Na2CO3溶液中： c（Na +） c（H +）2 c（CO 32-） c（HCO 3-） c（OH ）2，物料守恒：某元素各种不同存在形态的微粒，物质的量总和不变。包括以下几方面：a 含 特 定 元 素 的 微 粒 （ 离 子 或 分 子 ） 守 恒b 不 同 元 素 间 形 成 的 特 定 微 粒 比 守 恒c 特 定 微 粒 的 来 源 关 系 守 恒如 0.1 mol/L NH4Cl 溶液中： c（NH 4+） c（NH 3H2O）0.1 mol/L再如 0.1 mol/L Na2CO3溶液中：虽 CO32-水解生成 HCO3-，HCO 3-进一步水解成 H2CO3，但溶液中 n（Na ）: n（C）2:1 ，所以有如下关系： c（CO 32- ） c（HCO 3- ） c（H 2CO3）0.1 mol/L 或 c（Na +）2c( HCO 3-)+c( CO32-)+c( H2CO3) 例 1： 分 析 在 0.1mol LNa3PO4溶 液 中 守 恒 关 系 ： 根 据 P 元 素 形 成 微 粒 总 量 守 恒 有 ： PO43- + HPO42- + H2PO4-+ H3PO4 =0.1mol L 根 据 Na 与 P 形 成 微 粒 的 关 系 有 ： Na+ =3 PO43- +3 HPO42-+3 H2PO4- +3 H3PO4 根 据 H2O 电 离 出 的 H+与 OH-守 恒 有 ： OH- = HPO42- +2 H2PO4- +3 H3PO4 + H+注 意 ： 物 料 守 恒 一 般 是 选 除 H、 O 以 外 的 元 素 找 关 系 ， 因 为 水 中 有H、 O 元 素 。 如 NaHCO3 溶 液 中 物 料 守 恒 关 系 选 Na 元 素 与 C 元 素 之 间 的 关系C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 而 不 是 Na 和 H 或 Na 和 C 也不 是 他 们 和 O 元 素 之 间 的 关 系 。3.质 子 守 恒 ： 即水电离出的 OH-的量始终等于水电离出的 H+的量。如Na2CO3溶液，水电离出的 H+一部分与 CO32-结合成 HCO3-，一部分与 CO32-结合成 H2CO3，一部分剩余在溶液中，根据 c（H +）水c （OH -）水 ，有如下关系：c（OH -）c( HCO 3-)+ 2c(H2CO3)+ c（H +） 也 可 以 由 电 荷 守 恒 和 物 料 守 恒 关 系 联 立 得 到 NaHCO3 溶 液 中 存 在 下 列 等 式C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-)C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3)两 式 相 减 得C（ H+） +C（ H2CO3） =C（ CO32-） +C(OH-) 这 个 式 子 叫 质 子 守 恒 。由 酸 碱 质 子 理 论 知 道 在 NaHCO3 溶 液 中 ， 原 始 物 种 ： HCO3-， H2O， 消耗 质 子 产 物 H2CO3， 产 生 质 子 产 物 CO32-， OH- ， C（ H+） =C（ CO32-）+C(OH-) -C（ H2CO3） 即 C（ H+） +C（ H2CO3） =C（ CO32-） +C(OH-)关 系 ：剩 余 的 质 子 数 目 等 于 产 生 质 子 的 产 物 数 目 -消 耗 质 子 的 产 物 数 目 。 直 接 用 酸 碱质 子 理 论 求 质 子 平 衡 关 系 比 较 简 单 ， 但 要 细 心 ； 如 果 用 电 荷 守 恒 和 物 料 守 恒 关系 联 立 得 到 则 比 较 麻 烦 ， 但 比 较 保 险 。 又 如 NaH2PO4溶 液 原 始 物 种 ：H2PO4-， H2O 消 耗 质 子 产 物 ： H3PO4,产 生 质 子 产 物 ： HPO42-（ 产 生 一 个 质 子 ）， PO43-（ 产 生 二 个 质 子 ） ， OH-。所 以 ： c（ H+） =c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c（ H3PO4）注意：1，在解题过程中，若看到选项中有“=”，则要考虑三个守恒关系：若守恒关系中只有离子，则考虑电荷守恒关系，若守恒关系中同时出现分子和离子，则考虑物料守恒和质子守恒；若选项中离子浓度关系以“”连接，则主要考虑弱电解质的电离、弱根离子的水解以及各离子之间的相互影响等。2，若题目中的等式既不是电荷守恒，也不是物料守恒和质子守恒关系式，可以通过三种关系式相加和或想减做出判断。二：类型（一）单一溶液中离子浓度大小的比较判断一元或多元弱酸盐溶液中离子浓度的相对大小的方法：（1）一元弱酸盐溶液中离子浓度相对大小规律是c(不水解离子)c(水解离子 ) c(显性离子) c（水电离出的另离子） .紧抓住两个“ 微弱” ：a 弱电解质的电离是微弱的 b 弱根离子的水解是微弱的。如 CH3COONa 溶液中离子浓度相对大小关系为：c（Na +）c(CH 3COO-)c(OH-)c(H+)（2）二元弱酸盐溶液中离子浓度相对大小规律是c(不水解离子)c(水解离子 ) c(显性离子) c(二级水解离子 ) c（水电离出的另离子）.如 Na2CO3溶液中离子浓度相对大小关系为：C（Na +）c(CO 32-)c(OH-)c(HCO3-)c(H+)酸式酸根离子既能电离又能水解，若电离能力大于水解能力则酸式盐溶液呈酸性，否则呈碱性。常见呈酸性的是 H2PO42-、HSO 3-对应的可溶盐的溶液。例题 2，在 Na2S 溶液中存在的下列关系不正确的是（ ）A c（Na +）2 c（S 2 ）2 c（HS ）2 c（H 2S）B c（Na +） c（H +）2 c（OH ） c（HS ） c（S 2 ）C c（OH ） c（H +） c（HS ）2 c（H 2S）D c（Na +） c（S 2 ） c（OH ） c（HS ）分析：Na 2S 溶液中存在着 S2 、HS 两种离子的水解平衡和水的电离平衡，同时还存在两个守恒关系：电荷守恒： c（Na +） c（H +）2 c（S 2 ） c（HS ） c（OH ）（1）物料守恒： c（Na +）2 c（S 2 ）2 c（HS ）2 c（H 2S） （2）将（1）和（2）两式相减得 C，又因水解程度小，故 A、C、D 正确。答案：B（二）不同电解质溶液中同一离子浓度大小的比较：应该注意弱酸弱碱电离程度的大小、盐类水解及水解程度对粒子浓度的影响。如在相同物质的量浓度的下列溶液中：NH 4ClNH 4HSO4CH 3COONH4NH 3H2O。c（NH 4+）由大到小的顺序为：解题技巧为：（1）强酸强碱盐，盐离子不水解不电离：如 NaCl、Na 2SO4等。（2）强酸弱碱或弱酸强碱形成的正盐，盐离子只水解不电离：如NH4Cl、Na 2CO3等。（3）多元弱酸形成的酸式盐，盐离子既水解又电离：以水解为主的有NaHCO3、NaHS、Na 2HPO4等；以电离为主的有 NaHSO3和 NaH2PO4等。（4）根据题意判断：如某温度下 NaHB 强电解质溶液中，当 c（H +） c（OH ）时，以 HB 的电离为主；当 c（H +） c（OH ）时，以 HB 的水解为主。对于弱酸HX 与强碱盐（NaX 式）的混合溶液中，当 c（H +） c（OH ）时，以 HX 的电离为主；当 c（H +） c（OH ）时，以 X 的水解为主。对于弱碱 ROH 与强酸盐（RCl 式）的混合溶液中，情况则相反。例题 3：（08 江苏卷）下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是（ ）ApH=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-)BpH 相等的 CH3COONa、NaOH 和 Na2CO3 三种溶液：c(NaOH)c(CH 3COONa)c(Na 2CO3)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)D0.1molL -1 的 NaHA 溶液，其 pH=4：c(HA -)c (H+)c (H2A)c (A2-)分析：选项 A 中根据电荷守恒，此关系式正确；选项 B 中 pH 相等，溶液中的c(OH )相等，根据酸性越弱，水解越强，所以溶液中 c(Na2CO3)c(CH 3COONa)；选项 C 中根据电荷守恒得：c(H )c(Na )=c(OH )c(CH 3COO )，由于 c(CH3COOH)c(CH 3COONa)，且它们等体积混合，由原子守恒得：2c(Na )=c(CH3COO )c(CH 3COOH)，将2得：c(CH 3COO-) +2c(OH-) = 2c(H+) + c(CH3COOH)；选项 D 中 NaHA 溶液的 pH4，溶液呈酸性，即c(H )c(OH )，同时也可以判断 HA 以电离为主，所以离子浓度的大小顺序是：c(HA )c(H ) c(A 2 )c(H 2A)。答案：A、C。（三）：混合溶液中离子浓度大小的比较：首先要分析混合过程中是否发生化学反应，无发生化学反应的直接确定成分；若发生反应，则要进行过量判断（注意混合后溶液体积的变化） ，确定生产物，从而确定反应后溶液的成分。然后再结合电离、水解等因素进行分析，确定溶液中含有哪些粒子（包括分子和离子） 。确定各种粒子的浓度或物质的量的（相对）大小。最后根据题目要求做出判断。例题 4：（08 上海卷）某酸性溶液中只有 Na 、CH 3COO 、H 、OH 四种离子。则下列描述正确的是( ) A该溶液由 pH3 的 CH3COOH 与 pH11 的 NaOH 溶液等体积混合而成B该溶液由等物质的量浓度、等体积的 NaOH 溶液和 CH3COOH 溶液混合而成C加入适量的 NaOH，溶液中离子浓度为 c(CH3COO )c(Na )c(OH )c(H )D加入适量氨水，c(CH 3COO )一定大于 c(Na )、c(NH 4 )之和分析：此题的关键应注意题中的“酸性”两个字，选项 B 溶液 NaOH 与CH3COOH 恰好完全反应，所以溶液呈碱性；选项 C 中当加入 NaOH 后溶液仍然呈酸性，则 c(H )c(OH )，不成立，当恰好完全反应，溶液呈碱性，则 c(Na )C(CH 3COO )，当碱过量时，必定 c(Na )C(CH 3COO )，所以在任何情况下溶液的离子关系都不能成立；选项 D 中加入氨水，由电荷守恒得： c(CH3COO )c(OH )=c(Na )c(NH 4 )c(H )，当溶液仍呈酸性即 c(OH )c(H )，则c(CH3COO )c(NH 4 )c(Na )；当溶液呈中性时，c(H )c(OH )，则c(CH3COO )c(NH 4 )c(Na )；当溶液呈碱性时，c(H )c(OH )，则c(CH3COO )c(NH 4 )c(Na )，所以 c(CH3COO )一不定大于 c(Na )、c(NH 4 )之和。答案：A D（四） 、对于等体积、等物质的量浓度的 NaX 和弱酸 HX 混合溶液中粒子大小比较：对于等体积、等物质的量浓度的 NaX 和弱酸 HX 混合溶液，求各微粒的浓度关系题，要由混合后溶液的 PH 大小判断电离和水解的关系。常见的 CH3COOH 与CH3COONa 等体积、等物质的量浓度混合、NH3 H2O 与 NH4Cl 等体积、等物质的量浓度的混合都是电离大于水解。 例题 4：（08 全国卷）已知乙酸（HA）的酸性比