電解質溶液中離子濃度關系巧突破

◇ 甘肅 張世華

在教學過程中,我們發(fā)現(xiàn)學生總是存在一些問題,其中突出的問題有：1)思維無序．這是導致學生失分的主要原因．2)思維僵化．對所學知識掌握不到位,接受新信息的能力差．3)數(shù)學計算能力差．對于這些問題,主要的解決步驟是：1)理清考點．2)分析步驟．根據(jù)題意,先找出溶液中溶質成分以及量的關系；再寫出溶質、溶劑的電離方程式以及可水解的鹽提供的弱離子的水解方程式．3)吸收精華,快速解答．

1 以文字敘述展示信息

例1(2019年江蘇卷)室溫下,反應HCO－3＋H2O?H2CO3＋OH－的平衡常數(shù)K＝2.2×10－8．將NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取廢渣中的Zn O．若溶液混合引起的體積變化可忽略,室溫時下列指定溶液中微粒物質的量濃度關系正確的是( )．

A．0.2mol·L－1氨水：

B．0.2 mol·L－1NH4HCO3溶液 (p H＞7)：c(NH＋4)＞c(HCO－3)＞c(H2CO3)＞c(NH3·H2O)

C．0.2mol·L－1氨水和0.2mol·L－1NH4HCO3溶液等體積混合：c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO2－3)

D．0.6mol·L－1氨水和0.2mol·L－1NH4HCO3溶液等體積混合：c(NH3·H2O)＋c(CO2－3)＋c(OH－)＝0.3mol·L－1＋c(H2CO3)＋c(H＋)

分析選項A溶質為 NH3·H2O,屬于弱堿,部分電離,氨水中存在的電離平衡有NH3·H2O?NH＋4＋OH－,H2O?H＋＋OH－,所以c(OH－)＞c(NH＋4),選項A錯誤；選項B溶質屬于可水解的鹽,溶液中既存在溶質溶劑的電離,又存在HCO－3和NH＋4的水解,其溶液顯堿性,說明HCO－3的水解大于NH＋4的水解,但水解是微弱的,所以c(NH＋4)＞c(HCO－3)＞c(H2CO3)＞c(NH3·H2O),選項B正確；選項C、D屬于混合溶液的問題,但兩溶質不反應,根據(jù)物料守恒,n(N)∶n(C)＝2∶1,則有c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝2[c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(C)],選項C錯誤；根據(jù)物料守恒,n(N)∶n(C)＝4∶1,則有c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝4[c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO)],學生在此受思維僵化和運算能力的限制,就止步不前了．實際上,此處還隱含另外兩個物料守恒的變形：c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO)＝0.1mol·L－1和c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝0．4mol·L－1,分別變形得c(HCO－3)＝0.1mol·L－1－c(H2CO3)－c(CO)；c(NH＋4)＝0.4 mol·L－1－c(NH3·H2O),將其代入電荷守恒式c(NH＋4)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋2c(CO2－3)＋c(OH－)就可得c(NH3·H2O)＋c(OH－)＋c(CO)＝c(H＋)＋c(H2CO3)＋0.3mol·L－1,選項D正確．

2 結合圖象考查離子濃度

例2常溫下,向20m L0.05mol·L－1的某稀酸H2B溶液中滴入0.1mol·L－1氨水,溶液中由水電離出的c(H＋)隨滴入氨水體積變化如圖1所示,下列分析正確的是( )．

圖1

A．F點溶液中c(NH＋4)＝2c(B2－)

B．Na HB溶液可能為酸性,也可能為堿性

C．E點溶液中離子濃度大小關系為D．A、B、C三點溶液的p H逐漸減小,D、E、F三點溶液的p H逐漸增大

分析從起點A分析可知,此時溶液中溶質只有H2B,故溶液中OH－只由水提供,此時c水(OH－)＝c水(H＋)＝c溶液(OH－)＝10－13mol·L－1,故c溶液(H＋)＝10－1mol·L－1＝0.05×2 mol·L－1,由此可判斷出H2B為二元強酸,Na HB為二元強酸的酸式鹽,其水溶液顯酸性,選項B錯誤．D點水的電離程度最大,故該點酸堿剛好完全中和,溶質為(NH4)2B；F點溶液中溶質為(NH4)2B和NH3·H2O,溶液中的H＋只由水提供,由圖可見,此時c水(H＋)＝10－7mol·L－1＝c溶液(H＋),溶液呈中性,據(jù)電荷守恒,有c(NH＋4)＋c(H＋)＝2c(B2－)＋c(OH－),選項A正確．E點溶液呈酸性,c(H＋)＞c(OH－),選項C錯誤．從A點到F點,一直在加堿,故p H一直呈增大趨勢,選項D錯誤．