電解質(zhì)溶液中粒子濃度大小比較

張紅衛(wèi)

摘要：聯(lián)系教學(xué)實(shí)際，從定性、定量兩個(gè)角度認(rèn)識電離平衡與水解平衡，從外因、內(nèi)因兩個(gè)角度認(rèn)識影響平衡移動(dòng)的因素。對三個(gè)守恒定律的來龍去脈、注意事項(xiàng)進(jìn)行闡述，突…電解質(zhì)溶液中粒子濃度大小比較所需的主十知識。介紹并分析了快速處理問題的解題策略。

關(guān)鍵詞：電解質(zhì)；粒子；濃度大??；解題策略

文章編號：1005 - 6629（2015）5 - 0086 - 04

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

粒子濃度大小比較是電解質(zhì)溶液的教學(xué)重點(diǎn)、考試熱點(diǎn)，它涉及弱電解質(zhì)的電離、溶液的酸堿性、鹽類的水解等知識點(diǎn)。因綜合性強(qiáng)，也就成了學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

本文在系統(tǒng)性理清主干知識的基礎(chǔ)上，介紹解題策略，讓學(xué)生看到什么問題，就用什么方法，見招拆招，以便學(xué)生能快速解決問題。

1 從定性到定量，認(rèn)識兩個(gè)基本理論

1.1 電離理論

弱電解質(zhì)（弱酸、弱堿）在水溶液中的電離程度很小，主要以分子形態(tài)存在。

如25℃時(shí)，在0.1 mol/L的CH3COOH溶液中，其電離平衡常數(shù)Ka=l.76×10-5，電離度α（CH3COOH）=1.33%，c（CH3C00-）=1.33×10-3 mol/L。結(jié)合圖1，能更形象地說明弱電解質(zhì)在水溶液中的電離是微弱的。

當(dāng)然，水作為一種極弱的電解質(zhì)，其電離程度就更微弱了（通常最弱）。在25℃時(shí)，Kw=1.0×10-14，電離度α （H20）=1.8×10-7%，c（H+）=c（OH一）=1.0×10-7 mol/L。

所以，CH3COOH溶液中粒子濃度大小為：c（CH3COOH）>c（H+）>c（CH3COO-）>c（OH-）.

1.2 水解理論

在水溶液中，鹽電離出的弱離子（弱酸根離子或弱堿陽離子）進(jìn)行水解反應(yīng)的程度很小，它們主要以離子形態(tài)存在。

如25℃時(shí)，在0.1 mol/L的CH3COONa溶液中，其水解平衡常數(shù)Kh=5.68 x10 -10，水解度h（CH3COONa）=0.0075%，c（CH3COOH）=7.5×10-6 mol/L。結(jié)合圖2，能更形象地說明鹽電離出的弱離子在水溶液中的水解是微弱的。

所以，溶液中粒子濃度大小為：c（Na+）>c（CH3COO-）>c（OH-）>c（CH3COOH）>c（H+）。

在教學(xué)過程中，還可以用“西瓜與芝麻”、“九牛一毛”等詞語，來加深對弱電解質(zhì)電離、鹽類水解程度比較微弱的認(rèn)識。

2 從外因到內(nèi)因，判斷正逆主次關(guān)系

2.1 當(dāng)不同電解質(zhì)溶液中存在同一平衡時(shí)，通常要從外因出發(fā)，判斷其他離子對同一比較對象所在平衡的影響：是促進(jìn)，還是抑制

如在25℃時(shí)，濃度均為0.1 mol/L的下列四種溶液：①（NH4）2S04②NH4C1③NH4HS04④CH3COONH4，其c（NH+/4）的大小比較如下：

根據(jù)溶質(zhì)的構(gòu)成以及NH+/4的水解是微弱的，故有c（NH+/4）：①>②③④。

NH+/4在溶液中有下列水解平衡：NH+/4+H20NH3.H20+H+，NH4HS04電離出的H+使上述平衡逆向移動(dòng)，其剩余的c（NH+/4）相對于NH4C1略多；CH3COONH4電離出的CH3COO-水解呈堿性，使上述平衡正向移動(dòng)，其剩余的c（NH+/4）相對于NH4C1略少，所以，c（NH+/4）：③>②>④。

綜上所述，四種溶液中c（NH+/4）：①>③>②>④。

2.2 當(dāng)同一電解質(zhì)溶液中存在多個(gè)平衡時(shí)，通常要從內(nèi)因出發(fā)，判斷它們之間的主次（相對強(qiáng)弱）關(guān)系

（1）多元弱酸的電離是分步的，且以一級電離為主（一級電離產(chǎn)生的H+對二級電離平衡有抑制作用）。

如在H2S03溶液中，粒子濃度的大小關(guān)系由下列三個(gè)平衡決定：

（3）在等濃度的一元弱酸與該酸的強(qiáng)堿鹽混合溶液，或二元弱酸的酸式鹽（見例題B項(xiàng)）的溶液中，電離與水解并存，其主次關(guān)系，決定了溶液的酸堿性。反之，溶液的酸堿性也反映了電離與水解的主次關(guān)系。注意：溶液的酸堿性可由信息或事實(shí)進(jìn)行判斷。

如在25℃時(shí)，濃度均為0.1 mol/L的CH3COOH與CH3COONa混合溶液，pH=4.75。其粒子濃度的大小關(guān)系由下列三個(gè)平衡決定：

平衡時(shí)，根據(jù)信息pH=4.75，有：O.lα1+c>O.lα2+c，即：α1>α2。也就是說，CH3COOH電離大于CH3COONa水解。義因?yàn)閮烧叨际俏⑷醯?，有：c （CH3COOH）=O.l-0.1αl+0.1α2略小于0.1；c（CH3COO-）=O.l+O.lαl-O.lα2略大于0.1。

所以，溶液中粒子濃度大小為：c（CH3COO-）>c（Na+）>c（CH3COOH）>c（H+）>c（OH-）.

在教學(xué)過程中，對于初學(xué)者或基礎(chǔ)一般的學(xué)生，此處不宜解釋為：因?yàn)椤半婋x大于水解”，所以"c（CH3COO-）>c（Na+）>c（CH3COOH）”。這樣解釋過于籠統(tǒng)，對此難點(diǎn)，建議列式比較。

3 從過程到結(jié)果，理解三個(gè)守恒定律

3.1 電荷守恒定律

電解質(zhì)溶液中，不論存在多少種離子，溶液總呈電中性。即所有陽粒子所帶正電荷總量等于所有陰粒子所帶負(fù)電荷總量。

如：Na2C03溶液中的電荷守恒式：____________________________

注解：（1）寫電荷守恒式時(shí)，首先要能找全溶液中的陰、陽離子，其方法是寫全溶液中溶質(zhì)與溶劑的電離、水解方程式。

（2）“

”前添“2”的理由：“

”表示“

”的物質(zhì)的量，而電荷守恒式描述的是正、負(fù)電荷總量之間的守恒關(guān)系，乘以“2”，才能把離子的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為離子所帶負(fù)電荷的物質(zhì)的量。同樣，上式中的其他離子，它們前面都已乘以“1”，只不過“1”可以省去，但“2”不能省。這點(diǎn)特別要注意。

（3）電解質(zhì)溶液中通常不用物質(zhì)的量而用濃度來表示電荷總量之間的守恒關(guān)系，上式兩邊除以V溶液，即得用離子濃度表示的電荷守恒式：________________________________ 。

3.2 物料守恒定律

電解質(zhì)溶于水后，某一粒子因?yàn)椴糠蛛婋x或水解，最終它會(huì)以多種形式存在。該粒子的起始濃度等于它在溶液中各種形式粒子的濃度和。

如：Na2CO3溶液中的物料守恒式：c（Na+）=____________________________。

注解：物料守恒式實(shí)際上是質(zhì)量守恒定律的一種具體應(yīng)用。此式中特別要注意：為什么有2倍關(guān)系，誰是誰的2倍，碳元素的存在形式有哪些？有三種存在形式。根據(jù)質(zhì)量守恒定律有：____________________________________________，等式兩端除以V溶液，即得用離子濃度表示的物料守恒式。

3.3 質(zhì)子守恒定律

電解質(zhì)溶液中，各種粒子失去的質(zhì)子（ H+）總量等于得到的質(zhì)子總量。

如：Na2C03溶液中的質(zhì)子守恒式：c（0H-）=c（H+）+________________ 注解：（1）快速書寫質(zhì)子守恒的方法一一圖解法。

第一步：找出電解質(zhì)溶液中能發(fā)生質(zhì)子得失的粒子（基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)）。

第二步：寫出基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)得失質(zhì)子后的粒子。

第三步：根據(jù)得失質(zhì)子的量（對應(yīng)粒子的系數(shù)，這點(diǎn)特別要注意），寫出質(zhì)子守恒式。

Na2C03溶液中質(zhì)子守恒式的圖解法如圖3所示。

（2）除了用圖解法，還可用加減法書寫質(zhì)子守恒式。

Na2C03溶液中，電荷守恒式與物料守恒式相減（或相加），消去c（Na+）項(xiàng)，因?yàn)閺?qiáng)離子（強(qiáng)酸根離子或強(qiáng)堿陽離子）既不得質(zhì)子也不失質(zhì)子，同樣可得其物料守恒式。

4 從知識到方法，掌握四個(gè)解題策略

學(xué)生在把知識點(diǎn)掌握到位后，還需掌握解題策略。根據(jù)粒子濃度大小比較的常見題型，筆者確定“兩者反應(yīng)定溶質(zhì)、單個(gè)比較找來源，看見等號用守恒，對照答案再替換”為解題策略，供學(xué)生參考應(yīng)用。下面舉一例說明。

例25℃時(shí)，下列有關(guān)溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是（

）

A.pH=3的CH3COOH溶液與pH=11的NaOH溶液等體積混合：

c（CH3COO-）>c（Na+）>c（CH3COOH）

B.0.1 mol/L的NaHCO3溶液：

解析：A項(xiàng)，“兩者反應(yīng)定溶質(zhì)”，不僅要確定反應(yīng)后溶質(zhì)的類別，還要確定溶質(zhì)間濃度的相對大小。已電離的CH3COOH和NaOH恰好完全反應(yīng)生成CH3COONa，由于醋酸的電離是微弱的，所以反應(yīng)后的溶質(zhì)為少量的CH3COONa和大量的CH3COOH。根據(jù)內(nèi)因：CH3COOH電離大于CH3COONa水解，且兩者都是微弱的；外因：c（CH3COOH）》c（CH3COONa）。再模仿本文2.2（3）的列式比較法，得：c（CH3COOH）>c（CH3COO-）>c（Na+），即可判斷A項(xiàng)錯(cuò)。

B項(xiàng)，“單個(gè)比較找來源”，就是書寫相應(yīng)的電離、水解方程式，找出比較對象的來源，然后根據(jù)電離、水解的程度再進(jìn)行大小比較。________、c（H2C03）的大小取決于下面兩個(gè)平衡的主次關(guān)系：

根據(jù)溶液呈堿性的事實(shí)，有c（OH一）>c（H+）。即HC03的水解大于電離。再結(jié)合水解、電離都是微弱的，即可判斷B項(xiàng)正確。

C項(xiàng)，“看見等號用守恒”，若守恒式某邊的微粒含有同一種特定元素（非氫、氧元素），如“碳”元素，考慮物料守恒，又因?yàn)椋篲_______，即可判斷C項(xiàng)錯(cuò)誤。

D項(xiàng)，若守恒式兩邊的微粒分別為全陽、全陰離子，則考慮電荷守恒式，不必再考慮質(zhì)子守恒式。當(dāng)然，在解答過程中，還需“對照答案再替換”。這就是常說的逆向思維或拐一、二個(gè)彎。根據(jù)電荷守恒得：____________________________，對照答案，只需____________，即可判斷D項(xiàng)正確。

正確答案為：B、D

當(dāng)然，沒有哪一種方法能全面覆蓋。電解質(zhì)溶液中粒子濃度大小比較作為教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，教師還要通過后續(xù)教學(xué)精選、精析例題，做到具體問題具體分析，才能讓學(xué)生更加全面掌握、靈活運(yùn)用。

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