離子濃度大小比較題的突破
——以CH3C O OH與N a OH中和反應分析為例

湖南 龍 威

離子濃度大小比較題的突破
——以CH3C O OH與N a OH中和反應分析為例

湖南 龍 威

高考化學中對水溶液中離子濃度大小的比較，是很多考生非常頭痛的難題之一。由于許多學生在學習選修四時沒有完全掌握電離和水解的過程，特別是對眾多離子存在時的濃度大小判斷慌亂無措，成為高考化學的重要障礙。想要從容面對這類試題的解答，只有抓住核心規(guī)律，認真分析其過程，方能力克難題。

解決這類問題的基本原則為：①先分析反應完成后溶液的成分。②分析反應中存在哪些過程，且相對程度的大小，以確定溶液的酸堿性。③充分利用電荷守恒和物料守恒來進行判斷。其具體過程還得從CH3C O OH與N a OH中和的例子說起。

一、中和過程的核心知識解讀

以CH3C O OH滴加到N a OH溶液中為例，分析不同離子的濃度在反應過程中的變化關系。CH3C O OH剛滴入到N a OH溶液時，發(fā)生反應CH3C O OH＋N a OH CH3C O ON a＋H2O，導致OH－濃度降低，此時有c（N a＋）＞c（OH－），隨著CH3C O OH的不斷滴加，CH3C O O－濃度不斷增大，會趕上或超過OH－濃度，也會趕上或超過N a＋濃度，即離子濃度的大小會出現(xiàn)以下7種情況：

若是N a OH滴加到CH3C O OH溶液中，反應過程中離子濃度的大小，則會按上述表達式反向出現(xiàn)，即先出現(xiàn)⑦，再出現(xiàn)⑥等。常溫下，上述表達式中，①②③三種情況的溶液的pH＞7，溶液呈堿性；第④種情況的溶液的pH＝7，溶液呈中性；⑤⑥⑦三種情況的溶液的pH＜7，溶液呈酸性，隨著酸的不斷增加，H＋的濃度會有趕超N a＋的趨勢。

二、特殊情況的分析

上例中第④種情況的離子濃度大小比較得出的依據(jù)是電荷守恒，此處有些學生容易與N a OH、CH3C O OH恰好完全反應混淆。恰好完全反應是指N a OH、CH3C O OH兩者等物質(zhì)的量時的反應，此時溶質(zhì)為CH3C O ON a，由于CH3C O O－的水解，溶液呈堿性；當溶液呈中性時，此時CH3C O OH稍過量，即n（CH3C O OH）＞n（N a OH）。

當N a OH、CH3C O OH兩者反應溶液呈酸性時，有兩種反應情況在試題中經(jīng)常出現(xiàn)：

【解題要領】一抓反應前兩者物質(zhì)的量大小，判斷何剩余；二抓何剩余顯何性，電離遠大于水解；三抓最大和最小，再推導中間；四抓反復檢查，對比分析。

三、典型試題分析

例1 下圖為向2 5m L 0.1m o l／L N a OH溶液中逐滴滴加0.2m o l／L C H3C O OH溶液過程中溶液pH的變化曲線：

（1）在A B區(qū)間內(nèi)，c（OH－）＞c（H＋），則c（OH－）與c（CH3C O O－）的大小關系是（ ）

A.c（OH－）一定大于c（CH3C O O－）

B.c（OH－）一定小于c（CH3C O O－）

C.c（OH－）一定等于c（CH3C O O－）

D.c（OH－）可能大于、小于或等于c（CH3C O O－）

（2）在D點時，溶液中c（CH3C O O－）＋c（CH3C O OH）________（填“＞”“＜”或“＝”）2c（N a＋）。

【答案】（1）D （2）＝

【解析】（1）隨著CH3C O OH的不斷增加，溶液由堿性逐漸變?nèi)?，最終變成酸性，從而pH的變化在圖中顯示，特別注意B點指的是溶液中和后pH＝7即顯中性的情況，恰好完全反應點應該在B點前。根據(jù)上述文中規(guī)律可知，OH－會不斷減少，而CH3C O O－會不斷增多，所以只能是D選項的情況。（2）D點是等體積混合的點，其CH3C O OH的總物質(zhì)的量是N a OH的總物質(zhì)的量的2倍，所以，這個關系是等于。此題在未理解其過程時看似很難，其實很簡單。

例2 常溫下，用0.1 0 m o l·L－1N a OH溶液滴定2 0.0 0m L 0.1 0m o l·L－1CH3C O OH溶液所得滴定曲線如圖所示。下列說法正確的是（ ）

A.點①所示溶液中：

c（CH3C O O－）＋c（OH－）＝c（CH3C O OH）＋c（H＋）

B.點②所示溶液中：

c（N a＋）＝c（CH3C O OH）＋c（CH3C O O－）

C.點③所示溶液中：

c（N a＋）＞c（OH－）＞c（CH3C O O－）＞c（H＋）

D.滴定過程中可能出現(xiàn)：

c（CH3C O OH）＞c（CH3C O O－）＞c（H＋）＞c（N a＋）＞c（OH－）

【答案】D

【解析】本題是例1的過程變形，就是在弱酸中加入強堿，其中點①點是加入堿是酸的一半，點②是完全中和pH＝7的點，點③是恰好完全反應的點。A選項的難度還是很大的，如果是電荷守恒，應該寫成c（CH3C O O－）＋c（OH－）＝c（N a＋）＋c（H＋）；如果是CH3C O OH水溶液的質(zhì)子守恒，應該寫成c（CH3C O O－）＋c（OH－）＝c（H＋），很顯然由于CH3C O OH的電離會使它本身的濃度低于N a＋的濃度，如A選項的關系應該是小于。B選項中不遵循物料守恒，要使得溶液呈中性，c（N a＋）＜c（CH3C O OH）＋c（CH3C O O－）。C選項中恰好反應的情況中有c（OH－）＜c（CH3C O O－），因為此時的OH－是由于CH3C O O－水解得到，水解過程畢竟是微小的。D選項中的結(jié)果是可能出現(xiàn)的，當加入的堿是微量的時候，正是D所述的關系。

【總結(jié)】我們應該學會分析中和過程中的幾個點，明白酸堿性和離子大小濃度的決定因素，方能看穿其中的大小關系。

【自我鞏固訓練】

1.常溫下，向1 0m L 0.1m o l·L－1N a OH溶液中逐滴加入0.1m o l·L－1醋酸溶液，所得滴定曲線如圖所示。下列說法正確的是（ ）

A.pH＝7時，所加醋酸溶液的體積為1 0m L

B.pH＜7時，溶液中：c（CH3C O O－）＞c（N a＋）

C.7＜pH＜1 3時，溶液中：c（N a＋）＞c（CH3C O O－）＞c（OH－）＞c（H＋）

D.繼續(xù)滴加0.1m o l·L－1醋酸溶液，溶液pH可以變?yōu)?

2.向體積Va的0.0 5m o l·L－1CH3C O OH溶液中加入體積為Vb的0.0 5 m o l·L－1N a OH溶液，下列關系錯誤的是（ ）

A.Va＞Vb時：c（CH3C O OH）＋c（CH3C O O－）＞c（N a＋）

B.Va＝Vb時：c（CH3C O OH）＋c（H＋）＝c（OH－）

C.Va＜Vb時：c（CH3C O O－）＞c（N a＋）＞c（OH－）＞c（H＋）

D.Va與Vb任意比時：c（N a＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（CH3C O O－）

3.在1 0m L 0.1m o l·L－1N a OH溶液中加入同體積、同濃度CH3C O OH溶液，反應后溶液中各微粒的濃度關系錯誤的是（ ）

4.在2 5℃時將pH＝3的CH3C O OH溶液與pH＝1 1的N a OH溶液等體積混合后，下列關系正確的是（ ）

5.按照下列提示填空：

（1）將等體積等物質(zhì)的量濃度的醋酸和氫氧化鈉溶液混合后，溶液呈________（填“酸性”“中性”或“堿性”），溶液中c（N a＋）_______（填“＞”“＝”或“＜”）c（CH3C O O－）。

（2）pH＝3的醋酸和pH＝1 1的氫氧化鈉溶液等體積混合后溶液呈________（填“酸性”“中性”或“堿性”），溶液中c（N a＋）_______（填“＞”“＝”或“＜”）c（CH3C O O－）。

（3）物質(zhì)的量濃度相同的醋酸和氫氧化鈉溶液混合后，溶液中醋酸根離子和鈉離子濃度相等，則混合后溶液呈________（填“酸性”“中性”或“堿性”），醋酸體積________（填“＞”“＝”或“＜”）氫氧化鈉溶液體積。

（4）將mm o l／L的醋酸和nm o l／L的氫氧化鈉溶液等體積混合后溶液的pH＝7，則醋酸溶液中c（H＋）________氫氧化鈉溶液中c（O H－），m與n的大小關系是m________n。（填“＞”“＝”或“＜”）

【答案】1.B 2.C 3.A 4.A

5.（1）堿性 ＞ （2）酸性 ＜ （3）中性 ＞（4）＜ ＞

【溫馨提示】比較離子濃度大小的問題要多次用到假設法、反證法，靈活運用反向思維來推導結(jié)論，往往能迅速發(fā)現(xiàn)答案是否合理，加強練習，考試成績會迅速提升。

（作者單位：湖南省湘鄉(xiāng)市湖鐵中學）