溶液中離子濃度大小的比較及其規(guī)律與應(yīng)用

1、溶液中離子濃度大小的比較及其規(guī)律與應(yīng)用在判斷能水解的鹽溶液中的離子濃度大小時(shí)，首先要明確鹽的電離是強(qiáng)烈的，水解是微弱的，其次還要明確多元弱酸鹽的水解是分步進(jìn)行的，而且第一步是主要的，最后不要忘記水的電離。電離和水解兩個(gè)過(guò)程產(chǎn)生離子或使離子濃度發(fā)生變化，所以離子濃度的比較一般從這兩方面著眼考查。常見的考查類型有不等式關(guān)系的正誤判斷和等式關(guān)系的正誤判斷兩類。一、不等式關(guān)系（1）、多元弱酸溶液例10.1mol/L的H2S溶液中所存在的離子濃度由大到小的排列順序是_. 解析：在H2S溶液中有H2S H+ + HS，HS H+ + S2，因?yàn)槎嘣岬碾婋x以第一步為主，第二步電離較第一步弱的多，但兩步都電

2、離產(chǎn)生H+。答案：c (H+)c (HS)c (S2)c (OH)。 點(diǎn)撥：判斷多元弱酸溶液中離子濃度大小的一般規(guī)律是：（顯性離子）（一級(jí)電離離子）（二級(jí)電離離子）（水電離出的另一離子）（2）、一元弱酸的正鹽溶液例20.1mol/L的CH3COONa溶液中所存在的離子濃度由大到小的排列順序是_. 解析：在CH3COONa溶液中CH3COONa = Na+ + CH3COO，CH3COO + H2O CH3COOH + OH，從而使c(CH3COO)降低且溶液顯堿性，有c(Na+)c(CH3COO)， c (OH)c(H+)。因鹽的水解程度一般較小，則有c(CH3COO)c(OH)。 答案：c(

3、Na+)c(CH3COO)c(OH)c(H+)。點(diǎn)撥：判斷一元弱酸的正鹽溶液中離子濃度大小的一般規(guī)律是：（不水解離子）（水解離子）（顯性離子）（水電離出的另一離子）（3）、 二元弱酸的正鹽溶液例30.1mol/L的Na2CO3溶液中所存在的離子濃度由大到小的排列順序是_. 解析：在Na2CO3溶液中Na2CO3 = 2Na+ + CO32，CO32+ H2OHCO3+ H2OHCO3 + OH， H2CO3 + OH，CO3水解使溶液縣堿性，有c(OH)c(H+)。由于 CO3少部分水解，有c(CO32)c(HCO3)，H CO3又發(fā)生第二步水解，有c (OH)c (HCO3)，第二步水解較第

4、一步水解弱的多，那么c(OH)、c(H CO3)相差不大，但c(H+)比c (OH)小的多，因此c(OH)c(HCO3)答案：c(Na+)c(CO32)c(OH)c(HCO3) c(H+)。 點(diǎn)撥：判斷二元弱酸的正鹽溶液中離子濃度大小的一般規(guī)律是：（不水解離子）（水解離子）（顯性離子）（二級(jí)水解離子）（水電離出的另一離子）（4）、二元弱酸的酸式鹽溶液例40.1mol/L的NaHCO3溶液中所存在的離子濃度由大到小的排列順序是_.解析：NaHCO3溶液中存在NaHCO3= Na+ + HCO3， HCO3+ H2O H2CO3 + OH，HCO3 H+ + CO32，其水解程度大于電離程度，因此

5、溶液顯堿性。有c(OH)c(CO32)。由于少部分水解和電離，則c(Na+)c(HCO3)c(OH)c(CO32)。又因?yàn)镠CO3電H+ + OH因此：c(H+)c(CO32)。 離產(chǎn)生的H+與CO32數(shù)目相同，而H2O答案：c (Na+)c(HCO3)c(OH)c(H+)c(CO32)。點(diǎn)撥：判斷二元弱酸的酸式鹽溶液中離子濃度大小的一般規(guī)律是：（不水解離子）（水解離子）（顯性離子）（水電離出的另一離子）（電離得到的酸跟離子）多元弱酸的酸式根既能水解又能電離，判斷相關(guān)離子濃度大小時(shí)要掌握兩個(gè)“量”的問(wèn)題，其一，水解和次級(jí)電離程度都比較小，使產(chǎn)生的新離子濃度比保留下來(lái)的舊離子（酸式根）濃度??；其

6、二，多數(shù)弱酸的酸式根水解趨勢(shì)大于電離趨勢(shì)，使得c(OH)c(H+)。中學(xué)階段常見例外的有NaHSO3和NaH2PO4這兩種弱酸的酸式鹽電離程度大于水解程度，導(dǎo)致其水溶液顯酸性。（5）、不同溶液中同一離子濃度的比較例5在相同物質(zhì)的量濃度的下列各溶液中：NH4Cl、CH3COONH4、NH4HSO4。c(NH4+)由大到小的順序是_.解析：在中存在NH4Cl= NH4+ + Cl, NH4+ + H2O NH3·H2O + H+NH3·H2O + H+在中存在CH3COONH4 = CH3COO + NH4+，NH4+ + H2O CH3COO + H2O CH3COOH +

7、OH，在中存在NH4HSO4= NH4+ + H+ +SO42 由于中H+的存在抑制NH4+的水解，因此中c(NH4+)最大，由于中存在雙水解，促進(jìn)NH4+水解，故中c(NH4+)最小。答案：點(diǎn)撥：該類型題要看溶液中其它離子對(duì)的其影響。（6）、混合溶液中各離子濃度大小的比較例6. 0.1mol/L的NH4Cl溶液和0.1mol/L的氨水混合溶液中所存在的離子的濃度由大到小的排列順序是_.解析：在該溶液中，NH3·H2O的電離與NH4+的水解相互抑制，NH3·H2O的電離程度大于NH4+的水解程度，溶液顯堿性：c(OH)c(H+)，同時(shí)c(NH4+)c( Cl)。要進(jìn)行綜合分

8、析，電離因素、水解因素等都是影響離子濃度大小的要素。答案：c (NH4+)c ( Cl) c (OH) c (H+)。點(diǎn)撥：常見的醋酸和醋酸鈉溶液等濃度共存時(shí)，其電離程度大于水解程度，混合液顯酸性。二、等式關(guān)系（1）電荷守恒電解質(zhì)溶液中所有陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)與所有陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)相等。例如在NaHCO3溶液中，就存在c (Na+) + c(H+) c(HCO3) + c(OH) + 2c(CO32)這樣的守恒。例7. 某地的雨水呈酸性，取其少量進(jìn)行檢測(cè)，其中含各離子的物質(zhì)的量濃度分別為： c (Na+)5.0×105mol·L1，c(Cl)7.1×105mo

9、l·L1， c(SO42)4.5×106mol·L1，c (NH4+)1.0×106mol·L1，則雨水中氫離子的物質(zhì)的量濃度是多少？ 解析：該題可采用電荷守恒法：c (Na+) + c (NH4+)+ c (H+)酸+ c (H+)水 c (OH)水 + c(Cl) +2c (SO42)，由于溶液顯酸性，c (OH)水 很小，且有：c (H+)水 c (OH)水 ，即由水電離出來(lái)的氫離子和氫氧根離子的數(shù)目相等，故可以略去不計(jì)。代入數(shù)據(jù)有：5.0×105mol·L11.0×106mol·L1c (H+)

10、7.1×105mol·L12×4.5×106mol·L1， 解得：c(H+) 2.9×105mol·L1 答案：c(H+) 2.9×105mol·L1 點(diǎn)撥：在解答此題時(shí)有的學(xué)生往往列出：c(Na+) + c(NH4+)+ c(H+)c(Cl) + c(SO42)而導(dǎo)致計(jì)算產(chǎn)生錯(cuò)誤，究其原因是對(duì)電荷守恒沒(méi)有理解透徹。電荷守恒是用離子的濃度或物質(zhì)的量來(lái)表示電荷關(guān)系的，所以不僅要考慮離子的濃度或物質(zhì)的量，還要考慮離子所帶的電荷。（2）物料守恒電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會(huì)發(fā)生變化變成其它離子或分子，但

11、離子或分子中某種特定元素原子的總數(shù)是不會(huì)改變的。例如在NaHCO3溶液中，n(Na+) : n(C) 1 : 1，推出：c (Na+) c(HCO3) + c(CO32) + c(H2CO3)。例8. 寫出K3PO4 溶液中存在的物料守恒關(guān)系式_。解析：在K3PO4 溶液中，PO43部分水解成HPO42、H2PO4、H3PO4，其物料守恒關(guān)系式為：c(K+) 3c (PO43) + c(HPO42) + c(H2PO4) + c(H3PO4) 3c(PO43)+ 3c(HPO42) + 3c(H2PO4) + 3c(H3PO4) 答案：c(K+) 3c(PO43)+ 3c(HPO42) + 3

12、c(H2PO4) + 3c(H3PO4) （3）質(zhì)子守恒質(zhì)子守恒是指電解質(zhì)溶液中的分子或離子得到或失去的質(zhì)子的物質(zhì)的量相等。例如在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3、為得到質(zhì)子后的產(chǎn)物；NH3、OH、CO32為失去質(zhì)子后的產(chǎn)物，故有c(H3O+)+ c(H2CO3) c(NH3) + c(OH) + c(CO32)。質(zhì)子守恒也可理解為電解質(zhì)溶液中的粒子電離出的H+的總數(shù)等于粒子接收的H+的總數(shù)再加上游離的H+的總數(shù)。如Na2S溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移示意圖：由上圖不難看出質(zhì)子守恒的關(guān)系式為：c (H3O) + c (HS) + 2c (H2S) c (OH)或 c (H) + c (HS) +

13、2c (H2S) c (OH) 實(shí)際上，質(zhì)子守恒也可根據(jù)電荷守恒和物料守恒聯(lián)合求出：在Na2S溶液中的電荷守恒： c(Na+) + c(H+) c(OH) + c(HS) + 2c(S2) 在Na2S溶液中的物料守恒： c (Na+) 2c(S2) + 2c(HS) + 2c(H2S) 將這兩式合起來(lái)化簡(jiǎn)得： c(OH) c(H+) + c(HS) + 2c(H2S) 三、綜合應(yīng)用舉例例8. 下列關(guān)于電解質(zhì)溶液中離子濃度關(guān)系的說(shuō)法正確的是A. 0.1mol/L的NaHCO3溶液中離子濃度的關(guān)系：c(Na+)c(HCO3) + c(H2CO3) + 2c(CO32)B. 0.1mol/L的NH4

14、Cl溶液和0.1mol/L的NH3·H2O等體積混合后離子濃度的關(guān)系：c( Cl)c(NH4+)c(H+)c (OH)C. 常溫下，向醋酸鈉溶液中滴加少量醋酸使溶液的pH7，則混合溶液中：c(Na+)c(CH3COO)D. KHS溶液中存在等式關(guān)系：c(S2) + c(OH) c(H+) + c(H2S) 解析：A選項(xiàng)是等式關(guān)系，因含有電中性的H2CO3，故是“物料平衡”。原物質(zhì)NaHCO3中Na+和HCO3物質(zhì)的量相等，根據(jù)碳原子守恒，A式不成立；B選項(xiàng)關(guān)鍵是NH4+ 與NH3·H2O在互變中的相對(duì)程度，作為一個(gè)典型的問(wèn)題要求我們記住結(jié)論，銨鹽與氨水等濃度時(shí)，溶液顯堿性，

15、B項(xiàng)錯(cuò)誤。由電荷平衡可以得出C選項(xiàng)正確，因?yàn)閜H7，c(OH) c(H+)，代入電荷平衡式：c(Na+) + c(H+) c(CH3COO) + c(OH)就得選項(xiàng)C。D選項(xiàng)中既有電中性的H2S分子，又有OH、H+，這種式子通常要由溶質(zhì)的物料平衡和溶液的電荷平衡式疊加得出。電荷平衡式：c(K+) + c(H) c(OH) + c(HS) + 2c(S2)， 物料平衡式：c(K+) c(HS) + c(H2S) + c(S2)；兩式聯(lián)合求出D選項(xiàng)正確。 答案：C、D例9. 常溫下，如果取0.1mol/L的HA溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合（忽略混合后體積變化），測(cè)得混合后溶液的p

16、H8，試回答下列問(wèn)題（1）求出混合溶液中下列算式的精確計(jì)算結(jié)果：c(Na+)c(A) _ mol/L；c(OH)c(HA) _ mol/L。 （2）在含有A、Na、H、OH的水溶液中，如果出現(xiàn)下列關(guān)系，請(qǐng)將它們?cè)谌芤褐锌赡軐?duì)應(yīng)的溶質(zhì)分子填在橫線上： c(Na+)c(A)c(OH)c(H)：_； c(A)c(Na+)c(H)c(OH)：_； c(Na+)c(OH)c(A)c(H)：_。 解析：（2）由于HA與NaOH溶液恰好完全反應(yīng)，且混合后pH8，所以為強(qiáng)堿弱酸鹽，故HA為弱酸。根據(jù)電荷守恒：c(Na+) + c(H)c(A) + c(OH)得：c(Na+)c(A)c(OH) c(H) 106

17、 mol/L 108 mol/L 9.9×107 mol/L。根據(jù)物料守恒得：c(HA) + c(A) c(Na+) 0.05 mol/L，聯(lián)合上兩式得出：c(OH)c(HA) c(H) 108 mol/L； （2）順序中顯堿性，且c(Na+)c(A)，可能是單一物質(zhì)水解平衡，故溶質(zhì)只能是NaA，若兩種物質(zhì)只能是電離平衡為主，水解為輔，則鹽NaA中含有微量NaOH；順序中顯酸性，且c(A)c(Na+)，只能是電離平衡為主，水解平衡為輔，兩種物質(zhì)為鹽NaA中含酸HA微量，故溶質(zhì)為NaA和HA。順序中顯堿性，且c(Na+)c(A)，只能是電離平衡為主，水解平衡為輔，兩種物質(zhì)為鹽NaA中含

18、堿NaOH適量，故溶質(zhì)為NaA和NaOH。答案：（1）9.9×107；1×108 （2）NaA或NaA和NaOH NaA和HA NaA和NaOH。四、高考試題賞析：【例題1】（2010年上海高考卷16）下列溶液中微粒濃度關(guān)系一定正確的是A氨水與氯化銨的pH7的混合溶液中：c(Cl)c(NH4+)BpH2的一元酸和pH12的一元強(qiáng)堿等體積混合： c(OH)c(H+)C0.1 mol·L1的硫酸銨溶液中：c(NH4+)c(SO42)c(H+)D0.1 mol·L1的硫化鈉溶液中：c(OH)c(H+) + c(HS) + c(H2S)解析：氨水和氯化銨混合溶液

19、的pH=7時(shí)，溶液中c(OH)c(OH)，根據(jù)電荷守恒則c(Cl)c(NH4+)，A錯(cuò)；由于pH2的酸的強(qiáng)弱未知，當(dāng)其是強(qiáng)酸正確，當(dāng)其是弱酸時(shí)，酸過(guò)量則溶液中c(OH)c(OH)，B錯(cuò)；1mol.L1的硫酸銨溶液中，銨根離子部分水解，根據(jù)物質(zhì)的組成，可知：c(NH4+)c(SO42)c(H+)，C對(duì)；1 mol.L1的硫化鈉溶液中，根據(jù)物料守恒，可知c(OH)c(H+) + c(HS) + 2c(H2S)，D錯(cuò)。答案：C點(diǎn)撥：此題考查了溶液中的微粒濃度的大小比較。在解答該類的題目時(shí)，核心是抓住守恒，其包括：電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子（氫離子）守恒。其中電荷守恒是指溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰

20、離子所帶負(fù)電荷總數(shù)；物料守恒是指原子個(gè)數(shù)守恒或質(zhì)量守恒；質(zhì)子守恒：是指在強(qiáng)堿弱酸鹽或強(qiáng)酸弱堿鹽溶液中，由水所電離的H與OH量相等。 【例題2】（2010四川理綜卷10）有關(guān)100 mL 0.1 mol/L NaHCO3、100 mL0.1 mol/L Na2CO3兩種溶液的敘述不正確的是A.溶液中水電離出的H+ 個(gè)數(shù)： B.溶液中陰離子的物質(zhì)的量濃度之和：C.溶液中：c(CO32)c(H2CO3) D.溶液中：c(HCO3)c(H2CO3)解析：本題考查鹽類水解知識(shí)；鹽類水解促進(jìn)水的電離，且Na2CO3的水解程度更大，堿性更強(qiáng)，故水中電離出的H+ 個(gè)數(shù)更多，A項(xiàng)正確；B鈉離子的物質(zhì)的量濃度為0

21、.2 mol/L而鈉離子的物質(zhì)的量濃度為0.1 mol/L根據(jù)物料守恒及電荷守恒可知溶液中陰離子的物質(zhì)的量濃度之和:，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)NaHCO3水解程度大于電離所以C(H2CO3)c(CO32)；D項(xiàng)Na2CO3 中的CO32分步水解，第一步水解占主要地位且水解大于電離，D項(xiàng)正確。CO32+ H2O答案： C五、跟蹤練習(xí)【練習(xí)1】. 在K2CO3溶液中，下列等量關(guān)系正確的是：A. c (OH) c (H+) + c (HCO3) + c (H2CO3) C、D兩項(xiàng)寫出它們的水解及電離方程式也能判斷。Na2CO3的水解：第一步： HCO3+ OH、第二步：HCO+ H2OH2CO3 + OH。B

22、. 2c (Na+) c (CO32) + c (HCO3) + c (H2CO3) C. c (Na+) + c (OH) c (H+) + 2c (CO32) + 3c (HCO3) + 4c (H2CO3) D. c (Na+) + c (H+) c (HCO3) + c (CO32) + c (OH) 解析：由質(zhì)子守恒知：A項(xiàng)正確的是 c (OH) c (H+) + c (HCO3) + 2c (H2CO3)，由物料守恒知：B項(xiàng)正確的是 c (Na+) 2c (CO32) + 2c (HCO3) + 2c (H2CO3)，由質(zhì)子守恒和物料守恒聯(lián)合推出C項(xiàng)正確，由電荷守恒知：D項(xiàng)正確的是c (Na+) + c (H) c (HCO3) + 2c (CO32) + c (OH)。 答案：C在實(shí)際應(yīng)用中，要結(jié)合電解質(zhì)溶液中鹽類水解以及離子濃度大小的比較等方面的知識(shí)，在練習(xí)過(guò)程中加深認(rèn)識(shí)，只有加強(qiáng)訓(xùn)練，才能熟練掌握三個(gè)守恒的適用條件，這樣才能考出好的成績(jī)?！揪毩?xí)2】下列濃度關(guān)系正確的是A. 氯水中：c(Cl2)2c(ClO) + c(Cl) + c (HClO)B. 氯水中：c(Cl)