溶液中微粒濃度的大小比較

有關(guān)溶液中微粒濃度的大小比較問題是中學(xué)化學(xué)中常見的問題。這類題目知識(shí)容量大、綜合性強(qiáng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)有：弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解、電解質(zhì)之間的反應(yīng)等，既是教學(xué)的重點(diǎn)，也是高考的重點(diǎn)。如何用簡捷的方法準(zhǔn)確尋找這類問題的答案呢？在電解質(zhì)溶液中常存在多個(gè)平衡關(guān)系，應(yīng)抓住主要矛盾（起主要作用的平衡關(guān)系），利用兩種理論、三種守恒、三個(gè)觀點(diǎn)去分析解題。

一、兩種理論

離子的產(chǎn)生及濃度變化與化學(xué)反應(yīng)、電離、水解等過程直接相關(guān)，含單一溶質(zhì)溶液解題時(shí)應(yīng)首先考慮電解質(zhì)的電離和水解。

1.電離理論

（1）弱電解質(zhì)的電離程度不大，溶液中的微粒主要是以弱電解質(zhì)的分子形式存在。

（2）多元弱酸是分步電離的，以第一步為主。例如H3PO4溶液，c（H3PO4）>c（H2PO4-）>c（HPO42-）>c（PO43-）。

（3）在電解質(zhì)溶液中同時(shí)考慮水的電離。例如0.1 mol/L的CH3COOH溶液中，c（H+）>c（CH3COO-）。

2.水解理論

（1）弱離子因水解而消耗，但一般水解程度不大。

（2）水解的實(shí)質(zhì)是水電離平衡的移動(dòng)。例如NH4Cl溶液中，c（Cl-）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH-）>c（NH3·H2O）。

（3）多元弱酸的陰離子是分步水解的，以第一步為主。例如Na2CO3溶液中，c（CO3-）>c（HCO3-）>c（H2CO3）。

對(duì)于兩種溶液混合，應(yīng)先著眼于物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，再考慮電解質(zhì)的電離及離子的水解；若沒有化學(xué)反應(yīng)存在，則直接考慮電解質(zhì)的電離及離子的水解。

二、三種守恒

電解質(zhì)在溶液中存在著三種基本關(guān)系：物料守恒、元素守恒、電荷守恒。

1.物料守恒

物料守恒是電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會(huì)發(fā)生變化，變成其他離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會(huì)改變的。

如NaHCO3溶液中，n（Na+）∶n（C）=1∶1，則推出：

c（Na+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）。

2.電荷守恒

電荷守恒是電解質(zhì)溶液中所有陽離子所帶有的正電荷數(shù)與所有的陰離子所帶的負(fù)電荷數(shù)相等。

如NaHCO3溶液中，n（Na+）+n（H+）=n（HCO3-）+2n（CO32-）+n（OH-），則：c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）。

3.元素守恒

元素守恒是在化學(xué)變化中，元素種類、原子個(gè)數(shù)不發(fā)生變化。

如在0.1 mol/L的Na2S溶液中，S元素守恒則：

c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）=0.1 mol/L。

三、三個(gè)觀點(diǎn)

1.全面的觀點(diǎn)

探究離子濃度問題，要充分認(rèn)識(shí)電解質(zhì)在溶液中的表現(xiàn)，全面考慮溶液中各種離子的存在情況及相互關(guān)系。比如：在Na2CO3溶液中存在Na2CO3的電離、CO32-的水解、二級(jí)水解以及H2O的電離等多個(gè)反應(yīng)，故溶液中微粒有H2O、Na+、CO32-、HCO3-、H2CO3、H+、OH-，忽視任何一個(gè)很微弱的反應(yīng)、很微小的粒子都是不正確的。

2.矛盾的觀點(diǎn)

事物是矛盾的統(tǒng)一體，處理矛盾問題時(shí)要抓住主要矛盾。在比較離子濃度大小時(shí)，若溶液中存在競爭反應(yīng)時(shí)，需要抓住主要矛盾來解決相關(guān)問題。如等物質(zhì)的量的NH4Cl、NH3·H2O共存于溶液中，則溶液中同時(shí)存在NH4+水解和NH3·H2O的電離。由于NH3·H2O的電離程度大于NH4+的水解程度，故考慮電離而忽略水解。由此得出離子濃度的大小關(guān)系為：c（NH4+）>c（Cl-）>c（NH3·H2O）>c（OH-）>c（H+）。在應(yīng)用此觀點(diǎn)時(shí)，正確判斷矛盾雙方的性質(zhì)是必要的，如一級(jí)電離通常大于二級(jí)電離，一級(jí)水解通常大于二級(jí)水解。弱酸及其對(duì)應(yīng)鹽、弱堿及其對(duì)應(yīng)鹽所形成的緩沖溶液中通常情況是電離強(qiáng)于水解，極少數(shù)例外，如HCN及CN-。

3.聯(lián)系的觀點(diǎn)

事物是相互聯(lián)系、相互影響，而不是孤立存在的。溶液的離子亦如此，要應(yīng)用化學(xué)原理，準(zhǔn)確判斷離子之間的相互影響。比如：純水中由水電離出的H+、OH-滿足c（OH-）=c（H+）；若加入堿或酸，則堿或酸電離出的OH-、H+會(huì)抑制水的電離，而使c（H+）水=c（OH-）水，但數(shù)值減小；若加入可水解的鹽，則因弱離子的水解消耗H+或OH-而促進(jìn)水的電離，c（H+）水與c（OH-）水不再相等。

另外在解此類選擇題中，我們還可以根據(jù)選項(xiàng)的內(nèi)容和形式進(jìn)行判斷。例如根據(jù)溶液的酸堿性來判斷的OH-、H+濃度相對(duì)大小，對(duì)選項(xiàng)進(jìn)行分類；選項(xiàng)中用“>”或“<”連接的，用兩理論去分析；選項(xiàng)中用“=”連接的，用守恒關(guān)系去分析；等式中有弱電解質(zhì)分子的，用物料守恒或元素守恒去判斷；等式的兩端分別是陽離子和陰離子的，用電荷守恒去判斷。

總的來講，在處理離子濃度問題時(shí)應(yīng)著眼于對(duì)化學(xué)原理的分析，抓住兩種理論，明確前提條件；遵循三種守恒，確定相互聯(lián)系；把握三個(gè)觀點(diǎn)，確保思考嚴(yán)密、判斷準(zhǔn)確。

（作者單位 陜西省西安市曲江第一中學(xué)）

編輯 張耀華