定量思維在離子濃度比較中的應(yīng)用

易傳波

本文對(duì)定量思維在離子濃度比較中的應(yīng)用進(jìn)行歸類分析。

一、比值關(guān)系

依據(jù)：一定溫度下，水的離子積常數(shù)Kw、弱酸（弱堿）電離平衡常數(shù)Ka（Kb）、鹽的水解平衡常數(shù)Kh等是一定值。

思路 抓住Kw、Ka、Kb、Kh在一定溫度下是定量，利用條件改變引起平衡體系中某一個(gè)量的變化來(lái)確定某比值的變化趨勢(shì)。

例1 （1）CH3COOH溶液加水稀釋后，溶液中的c（CH3COOH）c（CH3COO-）值將如何變化？

（2）常溫下，NH4Cl溶液加水稀釋，溶液中的c（NH3·H2O）c（NH+4）c（OH-）值將如何變化？

解析 （1）CH3COOH溶液中存在電離平衡CH3COOHCH3COO-+H+，加水稀釋時(shí)平衡正向移動(dòng)，c（H+）減小。

因Ka=c（H+）c（CH3COO-）c（CH3COOH）

，則c（CH3COOH）c（CH3COO-）=c（H+）Ka，溫度不變，則平衡常數(shù)Ka不變，故c（CH3COOH）c（CH3COO-）值將變小。

（2）溶液中存在水解平衡NH+4+H2ONH3·H2O+H+，Kh=c（NH3·H2O）c（H+）c（NH+4），在一定溫度下是定值，c（NH3·H2O）c（NH+4）c（OH-）=c（NH3·H2O）c（H+）c（NH+4）c（OH-）c（H+）=KhKw，故該比值不變。

二、大小關(guān)系

依據(jù) 溶液中物質(zhì)發(fā)生水解與電離的主次之分；電荷守恒、物料守恒。

思路 某些物質(zhì)在溶液中存在水解與電離兩個(gè)過(guò)程，解題中要分清主次、找準(zhǔn)來(lái)源。對(duì)于單一酸式鹽溶液中的微粒大小關(guān)系，要分析水解和電離程度的相對(duì)大小，結(jié)合電荷守恒作為解題重要依據(jù)；對(duì)于混合溶液中微粒大小關(guān)系，首先分析溶液的酸堿性，比較c（H+）與c（OH-）的相對(duì)大小，再依據(jù)電荷守恒、物料守恒等判定其它粒子的濃度大小。

例2 常溫下，下列溶液中的微粒濃度關(guān)系正確的是（ ）。

A.在0.1 mol·L—1 NaHCO3溶液中：

c（Na+）>c（HCO-3） >c（OH-）>c（CO2-3）>c（H2CO3）

B.向飽和氯水中加入NaOH溶液至pH=7，所得溶液中：

c（Na+）>c（ClO-）>c（Cl-）>

c（OH-）

C.pH=9.4、濃度均為0.1 mol·L-1的HCN與NaCN的混合溶液中：

c（Na+）>c（CN-）>c（HCN）>c（OH-）

D.0.1 mol·L-1 CH3COONa 溶液與0.05 mol·L-1鹽酸等體積混合后的酸性溶液中：

c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（CH3COOH）>c（H+）

解析 A選項(xiàng)中，NaHCO3溶液中存在兩個(gè)平衡：HCO-3+H2OH2CO3+OH-，HCO-3H++CO2-3，溶液顯堿性，即c（OH-）>c（H+）可定量判斷c（H2CO3）>c（CO2-3）；再結(jié)合水的電離，可定量判斷NaHCO3溶液中存在：c（Na+）>c（HCO-3）>c（OH-）>c（H2CO3）>c（H+）>c（CO2-3），A錯(cuò)誤。

B選項(xiàng)，氯水中存在Cl2+H2OHCl+HClO，

物料守恒可知：c（Cl-）=c（ClO-）+c（HClO），加入NaOH溶液至pH=7，c（H+）=c（OH-），由電荷守恒c（Na+）+c（H+）=c（Cl-）+c（ClO-）+c（OH-）再定量判斷c（Na+） >c（Cl-）>c（ClO-）>c（OH-），B錯(cuò)誤。C選項(xiàng)，

濃度均為0.1 mol·L-1的HCN與NaCN的混合溶液

，pH=9.4溶液為堿性，以水解平衡為主，故c（HCN）>c（Na+）>c（CN-）>c（OH-），C錯(cuò)誤。

D選項(xiàng)，混合后溶液中含等量的NaCl、CH3COOH及CH3COONa溶液顯酸性，以CH3COOH電離為主，則c（CH3COO-）>c（CH3COOH），即c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（CH3COOH）>c（H+），D選項(xiàng)正確。

三、等式關(guān)系

依據(jù) 電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒。

思路 判斷離子濃度大小的關(guān)系，可以依據(jù)題目的要求，依次通過(guò)溶液的酸堿性、電荷守恒式、物料守恒式、質(zhì)子守恒式展開(kāi)逐一分析得出結(jié)論。

例3 常溫下，下列溶液中的微粒濃度關(guān)系正確的是（ ）。

A.0.1 mol·L-1 Na2SO3通入少量SO2：

c（Na+）=2＼[c（HSO-3）+c（SO2-3）+c（H2SO3）＼]

B.1 L 0.1 mol·L-1 （NH4）2Fe（SO4）2溶液中：

c（NH+4）+c（Fe2+）+c（H+）=c（OH-）+c（SO42-）

C.pH=11的氨水與pH=3的鹽酸等體積混合： c（Cl-）=c（NH+4） >c（OH-）=c（H+）

D.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液與0.1 mol·L-1 NaOH溶液等體積混合：

2c（H+）-2c（OH-）=c（CH3COO-）-

c（CH3COOH）

解析 Na2SO3溶液中存在物料守恒：

c（Na+）=2＼[c（HSO-3）+c（SO2-3）+c（H2SO3）＼]， 向Na2SO3溶液中通入少量SO2后，S元素物質(zhì)的量增加，上述物料守恒式不再成立，

故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。

（NH4）2Fe（SO4）2溶液中電荷守恒式為：

c（NH+4）+2c（Fe2+）+c（H+）=c（OH-）+2c（SO42-），故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。

pH=11的氨水與pH=3的鹽酸等體積混合，氨水過(guò)量，

溶液顯堿性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

D選項(xiàng)，混合溶液為物質(zhì)的量比為1∶1的CH3COOH與CH3COONa，由電荷守恒式c（H+）+c（Na+）=c（CH3COO-）+c（OH-）和物料守恒2c（Na+）=c（CH3COOH）+c（CH3COO-）得出質(zhì)子守恒：2c（H+）+c（CH3COOH）=c（CH3COO-）+2c（OH-），故正確答案為D。

在試題中出現(xiàn)定量分析歸根到底是源于化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的熟練掌握和技能技巧的靈活運(yùn)用，通過(guò)思維的敏捷性、嚴(yán)密性等，才能正確思考、快速答題。

（收稿日期：2017-05-05）endprint