巧妙規(guī)劃鹽溶液 靈活智解微粒題

摘 要：電解質(zhì)溶液中各粒子濃度的計(jì)算，是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，由于此類(lèi)題型種類(lèi)繁多，計(jì)算公式大的特點(diǎn)，所以，此知識(shí)點(diǎn)的講解也給老師帶來(lái)很大的困難。本論文主要對(duì)各類(lèi)鹽溶液中各微粒的計(jì)算進(jìn)行講解。

關(guān)鍵詞：鹽溶液；微粒濃度；計(jì)算

微粒濃度的計(jì)算問(wèn)題，是學(xué)生學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，也是老師教學(xué)的難點(diǎn)。其中鹽溶液中微粒濃度的計(jì)算是本類(lèi)題目中較復(fù)雜的一類(lèi)，本文主要對(duì)多元弱酸的正鹽溶液、多元弱酸的酸式鹽、弱酸弱堿的鹽溶液中微粒濃度的計(jì)算進(jìn)行總結(jié)。

一、 多元弱酸的正鹽溶液

多元弱酸的正鹽指的是：此正鹽由酸根和金屬離子組成，且該鹽弱酸根形成的弱酸為多元弱酸。當(dāng)該正鹽溶解在水中時(shí)，由于弱酸是弱電解質(zhì)，在水中會(huì)發(fā)生解離，因此，微粒濃度的計(jì)算問(wèn)題相對(duì)較為復(fù)雜。

例1 某Na2CO3鹽溶液的濃度為0.100 mol/L，計(jì)算此溶液中各微粒的濃度大?。ㄋ肿拥臐舛瘸猓?。

分析：當(dāng)Na2CO3溶解在水中時(shí)，會(huì)電離為Na+離子和CO2-3離子，由于CO2-3離子是弱電解質(zhì)，水解為HCO-3離子，HCO-3離子又會(huì)水解為H2CO3分子。對(duì)于CO2-3離子有：Kb1=1.8×10-4，Kb2=2.3×10-8。

解：c/Kb1=5.6×102>500，因此，可以用近似公式計(jì)算c（OH-）=1.8×10-4-4×0.100=4.2×10-3mol/L，又因?yàn)樘妓釟涓c氫氧根的濃度近似相等，所以c（HCO-3）≈4.2×10-3mol/L，

又因?yàn)閇c（OH-）×c（H2CO3）]/c（HCO-3），所以碳酸分子和Kb2的值近似相等，為2.3×10-8，那么，c（CO-3）=0.100-4.2×10-3=9.58×10-2mol/L，c（H-）=Kw/c（OH-）=2.38×10-12mol/L。

評(píng)注：碳酸根離子在水中會(huì)發(fā)生兩步水解，由于第二步水解程度很弱，因此計(jì)算的時(shí)候可以忽略不計(jì)。酸式鹽溶液中微粒濃度的計(jì)算問(wèn)題，是高中的必學(xué)知識(shí)，由于這類(lèi)題目的計(jì)算量較大，因此，在計(jì)算過(guò)程中需要根據(jù)具體情況具體分析。

二、 多元弱酸的酸式鹽

多元弱酸的酸式鹽是指多元弱酸與堿中和時(shí)沒(méi)有完全中和，即鹽溶液中還有可以電離出來(lái)的氫離子。由于酸式鹽中既存在酸根的電離，又存在酸根的解離，因此在計(jì)算溶液中微粒濃度時(shí)，考慮的情況更多。具體計(jì)算要根據(jù)題目而定。

例2 現(xiàn)有一瓶濃度為0.100 mol/L的碳酸氫鈉溶液，已知（Ka1=4.2×10-7，Ka2=5.6×10-11），求溶液中除水分子以外的微粒濃度。

分析：因?yàn)樘妓釟溻c的濃度遠(yuǎn)大于Ka1，Ka2與濃度的乘積大于Kw，c>10Ka1，根據(jù)以上條件，本題可以使用近似公式計(jì)算。

解：c（H+）=Ka1×Ka2=4.2×10-7×5.6×10-11=4.85×10-9mol/L，根據(jù)離子積常數(shù)可知，c（OH-）=Kw/c（H+）=1.0×10-14/4.85×10-9=2.1×10-6mol/L，由于碳酸氫根的水解和解離都很微弱，因此，碳酸氫根的量基本等于碳酸氫鈉的量，c（HCO-3）≈c（NaHCO3）=0.100 mol/L，根據(jù)碳酸氫根的解離公式可知，c（CO2-3）=Ka2×c（HCO-3）c（H+）=5.6×10-11×0.100/（4.85×10-9）=1.16464×10-3mol/L，同理，根據(jù)碳酸分子的解離公式可知，c（H2CO3）=c（H+）×c（HCO-3）Ka1=4.85×10-9×0.100/（4.2×10-7）=1.15476×10-3mol/L。

評(píng)注：多元弱酸鹽的溶液中，由于酸根既存在水解又存在解離情況，因此，考查微粒濃度時(shí)，比正鹽更復(fù)雜一些，若Ka2×cKw，則氫離子需要精確公式，即c（H+）=Ka2×Ka1×c/（Ka1+c），

若cKa1，則可用近似公式：c（H+）=Ka1×Ka2。當(dāng)水的電離可忽略時(shí)，且物質(zhì)不是很稀，如果c≥10Ka1時(shí)，可用近似公式，反之，用精確公式。

三、 弱酸弱堿鹽的溶液

弱酸弱堿鹽的溶液中，弱酸部分結(jié)合水中的氫離子，弱堿部分則結(jié)合水中的氫氧根，生成兩種弱電解質(zhì)。此種鹽溶液中的微粒情況，是所有電解質(zhì)溶液中微粒情況最為復(fù)雜的一種，解答本類(lèi)計(jì)算題時(shí)，需要分步解析。若滿足條件可用，近似公式計(jì)算，若不能滿足則需要精確公式計(jì)算。應(yīng)用精確公式時(shí)，計(jì)算量相對(duì)較大，因此，在解題過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真。

例3 計(jì)算0.100 mol/LCH3COONH4的溶液中，除水分子濃度外的各微粒的濃度。（Ka=1.8×10-5，Kb=1.8×10-5，Ka′=Kw/Kb=5.6×10-10）。

分析：本題中醋酸銨的濃度為0.100 mol/L遠(yuǎn)大于Ka，Ka′×cKw，又因?yàn)?，c>10Ka，所以本題可用近似公式計(jì)算，氫氧根的濃度可以根據(jù)離子積公式得到。計(jì)算醋酸根與氨根的濃度時(shí)，其離子的解離可忽略不計(jì)。

解：根據(jù)題目滿足的條件，氫離子濃度可近似計(jì)算，c（H+）=Kw×1=1×10-14=1×10-7mol/L，c（OH-）=Kw/c（H+）=1×10-7mol/L，c（CH3COO-）≈c（NH4）≈0.100 mol/L，c（CH3COOH）=c（H+）×c（CH3COO-）Ka=107×0.100÷（1.8×10-5）=5.6×10-4mol/L，

c（NH3·H2O）=Ka′×c（NH4）c（H+）=5.6×10-10×0.100÷（1×10-7）=5.6×104mol/L。

評(píng)注：對(duì)于弱酸弱堿鹽的溶液求粒子濃度的計(jì)算題較復(fù)雜，因?yàn)榇他}溶液在水中會(huì)發(fā)生雙水解反應(yīng)。在進(jìn)行計(jì)算解析時(shí)，需根據(jù)已知條件分步討論，看是否可以使用近似公式計(jì)算，若可以則可以大大縮短計(jì)算過(guò)程；若不可以，則需根據(jù)準(zhǔn)確公式計(jì)算，使用準(zhǔn)確公式時(shí)需仔細(xì)認(rèn)真避免出錯(cuò)。

綜上所述，鹽溶液微粒濃度的計(jì)算，是有關(guān)“電離平衡”計(jì)算的一類(lèi)典型題型。解決這類(lèi)計(jì)算題時(shí)需要考慮多種情況，且一般情況下，計(jì)算量很大，往往使得學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理，最后放棄。因此，做好此類(lèi)問(wèn)題的匯總工作很重要。

作者簡(jiǎn)介：

李劉琴，云南省紅河哈尼族彝族自治州，云南省紅河州綠春縣第一中學(xué)。