突破溶液中微粒濃度大小比較的方法

張斌

摘 要： 電解質溶液中微粒濃度大小的比較是高考考查的熱點和頻點，該知識點綜合性強，對學生的知識應用能力、分析推導能力有很高的要求。本文從高考的角度總結概括了本知識點所用到的原理和解決問題的方法。

關鍵詞： 電離平衡 水解平衡 離子濃度 比較方法

2015年安徽省高考化學考試說明在第一部分（二）中第7條[1]，電解質溶液中的⑶、⑷、⑹對此知識點有相應要求，雖然其要求是了解，但第8條中說明了以上各部分知識的綜合應用。縱觀近幾年安徽高考試卷，溶液中的微粒濃度大小比較是高考的熱點和頻點，而考查的知識點基本都是弱電解質的電離平衡和鹽類水解平衡的綜合應用，因此對考生的知識內容要求層次依然是綜合應用。考試說明的題型示例部分變化也說明了這一點，在變動的14個題型示例里，有5個變成了全國新課標卷的試題，變動最大的是兩題溶液中離子濃度大小的比較，由原先的單一溶液改成了混合溶液，預示2015年該類型選擇題的難度將增大。掌握此類題型的解題方法是高考復習的重點，也是保證學生在高考中得分的必備要素。筆者根據教學實踐，總結了溶液中微粒濃度大小比較的方法。

一、掌握兩個基本理論，構建解題思維起點

（一）弱電解質的電離理論

（1）明確弱電解質的電離是微弱的，電離產生的微粒都非常少，而未電離的分子是大量的，同時還要考慮水的電離。

（2）多元弱酸的電離是分步進行的，其主要是第一級電離（第一步電離程度遠大于第二步電離）。

（二）鹽類水解理論

（1）弱電解質離子的水解損失是微量的（雙水解除外），但由于水的電離，因此水解后酸性溶液中c（H ）或堿性溶液中c（OH ）總是大于水解產生的弱電解質溶液的濃度。

（2）多元弱酸酸根離子的水解是分步進行的，其主要是第一步水解。

二、把握三種守恒，明確等量關系

（一）溶液中的三大守恒[2]

1.電荷守恒規律

電解質溶液中，無論存在多少種離子，溶液都是呈電中性，即陰離子所帶負電荷總數一定等于陽離子所帶正電荷總數。如NaHCO3溶液中存在著Na 、H 、HCO 、CO 、OH ，存在如下關系：c（Na ）+c（H ）=c（HCO ）+c（OH ）+2c（CO ）。

2.物料守恒規律

電解質溶液中，由于某些離子能夠水解，離子種類增多，但元素總是守恒的，該元素與電解質中其他元素的原子個數比是恒定的。如K S溶液中S 、HS 都能水解，故S元素以S 、HS 、H S三種形式存在，它們之間有如下守恒關系：

c（K ）=2c（S ）+2c（HS ）+2c（H S）。

3.質子守恒規律

根據水的電離：H O？葑H +OH ，由水電離出的c（H ）、c（OH ）始終是相等的，溶液中的H 、OH 離子雖被其他離子結合，以不同形式存在，但其總量仍是相等的。如在K S溶液中，水電離出的OH 即存在如下關系：

c（OH ）=c（H ）+（HS ）+2c（H S）。

（二）應用守恒規律的思維方法[3]

若粒子間用等號連接，則應根據守恒原理，視不同情況，從以下方面思考：

（1）若等號一端全部是陰離子或陽離子時，則首先應考慮溶液中陰、陽離子的電荷守恒。

（2）若等號一端各項中都含同種元素時，則首先應考慮這種元素的原子守恒，即物料守恒。

（3）若等號一端為c（H ）或c（OH ）時，則首先應考慮是否符合水的電離守恒。

（4）若等號兩端既有分子又有離子，則考慮將電荷守恒與物料守恒相加或相減，或利用質子來源進行分析。

三、理清一條思路，掌握分析方法

四、典例導悟，分類突破

（一）單一電解質溶液中微粒濃度的相對大小比較

【解題指導】對于溶質單一型的溶液，若溶質是弱酸或弱堿，考慮電離且電離是微弱的，若溶質是鹽考慮水解，同樣水解也是弱水解。

例1：在0.1mol·L Na CO 溶液中，下列關系正確的是（）

A.C（Na ）=2C（CO ） B.C（OH ）=2C（H ）

C.C（HCO ）>C（H CO ） D.C（Na ）

解析：由于CO 水解，故C（Na ）>2C（CO ）；又CO 水解以第一步為主，因此有（HCO ）>C（H CO ），依物料守恒，有C（Na ）=2[C（CO ）+C（HCO ）+C（H CO ）]，故C（Na ）>C（CO ）+C（HCO ）；因由水電離出H 和OH 物質的量相等，可得C（OH ）=C（H ）+C（HCO ）+2C（H CO ），故C（OH ）≠2C（H ）。綜合上述，正確答案為C。

（二）酸與堿混合后溶液中微粒濃度的相對大小比較

對于酸堿中和的類型，應先考慮它們按化學計量關系進行反應，觀察是否反應完全，然后考慮物質在水溶液中的電離及可能存在的電離平衡、水解平衡及抑制水解等問題，最后對離子濃度大小作出估計和判斷。

1.恰好中和型

【解題指導】給定的酸堿是等物質的量的反應（注意與H 和OH 物質的量相等的情況區別）反應結束后一定是生成正鹽和水，故可把此類問題轉化成是正鹽溶液中離子濃度比較問題，即單一溶質型中的溶質為鹽的問題來解決。

例2：在10mL0.1mol·L NaOH溶液中加入同體積、同濃度HCN溶液，反應后溶液中各微粒的濃度關系錯誤的是（？搖 ）

A.C（Na ）>C（CN ）>C（H ）>C（OH ）

B.C（Na ）>C（CN ）>C（OH ）>C（H ）

C.C（Na ）=C（CN ）+C（HCN）

D.C（Na ）+C（H ）=C（CN ）+C（OH ）

解析：由于混合的NaOH與HCN物質的量都為1×10 mol，兩者恰好反應生成NaCN，等同于單一溶質，因此與題型一方法相同。由于少量CN 發生水解：CN +H O？葑HCN+OH ，故有C（Na ）>C（CN ）>C（OH ）>C（H ），根據物料守恒C正確，根據電荷守恒D正確，A錯誤。故該題選項為A。

2.pH等于7型

【解題指導】酸堿中和反應（注意與恰好中和型區別）結束后一定是C（H ）=C（OH ），因此分析此類問題從兩方面入手：①考慮從電荷守恒入手求得其他離子相等關系。②判斷PH等于7時，酸堿到底誰過量；方法是：先設定為完全反應時的pH然后與pH=7比較便可得出。

例3：常溫下，將甲酸和氫氧化鈉溶液混合，所得溶液pH=7，則此溶液中（ ）

A.C（HCOO ）>C（Na ）

B.C（HCOO ）

C.C（HCOO ）=C（Na ）

D.無法確定C（HCOO ）與C（Na ）的關系

解析：根據溶液中電荷守恒：C（Na ）+C（H ）=C（HCOO ）+C（OH ），由于pH=7，因此C（H ）=C（OH ），所以有C（Na ）=C（HCOO ），此題量的分析為：若完全反應生成甲酸鈉為強堿弱酸鹽，溶液呈堿性，而現在pH=7，故酸須略過量。答案為C。

3.反應過量型

【解題指導】先判斷反應前后誰過量，以及反應后各物質的量，再考慮電離或水解的情況。（1）當酸（堿）的電離大于鹽溶液中弱離子水解時，可認為鹽中的弱離了不水解，此時主要考慮電離對離子濃度造成的影響；反之可認為酸（堿）不電離（但實際有電離，程度很小），此時只考慮離子水解對離子濃度造成的影響。

例4：將0.2mol·L HCN溶液和0.1mol·L 的NaOH溶液等體積混合后，溶液顯堿性，下列關系式中正確的是（ ）

A.C（HCN）

B.C（Na+）

C.C（HCN）-C（CN ）=C（OH ）

D.C（HCN）+C（CN ）=0.1mol·L

解析：將HCN溶液和NaOH溶液等體積混合后，C（CN ）=0.05mol·L ，c（HCN）=0.05mol·L ，由于混合后溶液呈堿性，說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度，因此C（HCN）>C（CN ），A錯。由上述分析知C（CN ）<0.05mol·L ，而C（Na ）=0.05mol·L ，B不正確；根據C、N元素守恒可得C（HCN）+C（CN ）=0.1mol·L ，故D項也正確；根據電荷守恒：C（OH ）=C（H ）+C（Na ）-（CN ），故C不正確，綜合上述正確答案為D。

（三）酸（或堿）與鹽混合后溶液中微粒濃度的相對大小比較

【解題指導】此類問題與類型二第三種情況相似，反應到最后也一般為鹽和酸（或堿）的混合物，分析時同樣從鹽溶液中弱離子水解和酸堿的電離相當強弱入手。

例5、將0.1mol·L 的醋酸鈉溶液20mL與0.1mol·L 鹽酸10mL混合后，溶液顯酸性，則溶液中有關粒子濃度關系正確的是（ ）

A.C（CH COO ）>C（Cl ）>C（H ）>C（CH COOH）

B.C（CH COO ）>C（Cl ）>C（CH COOH）>C（H ）

C.C（CH COO ）=C（Cl ）>C（H ）>C（CH COOH）

D.C（Na ）+C（H ）=C（CH COO ）+C（Cl ）

解析：兩溶液混合反應后，溶液實質上是生成等濃度醋酸和醋酸鈉、氯化鈉的混合溶液。因為溶液呈酸性說明CH COO 的水解程度小于CH COOH的電離程度，所以C（CH COO ）>C（Cl ）>C（CH COOH），但CH COOH電離程度較小，C（CH COOH）>C（H ），故選項A、C錯，B正確。依據電荷守恒原則，可知選項D等式右邊漏寫了OH 。綜合上述分析答案選B。

（四）不同物質同種離子濃度比較型

【解題指導】這種題型主要看電解質電離產生的其他離子對該種離子的水解是促進還是抑制，從而判斷該種離子在原來基礎上濃度是增大還是減小。

例6：物質的量濃度相同的下列溶液中，NH 濃度最大的是（ ）

A.NH Cl B.NH HSO C.CH COONH D.NH HCO

解析：NH 在溶液中存在下列平衡：NH +H O？葑NH ·H O+H B項NH HSO 電離出大量H ，使上述平衡向左移動，故B中C（NH ）大于A中的C（NH ），C項CH COO 和D項的HCO 水解均呈堿性，使平衡向右移動，故C、D中C（NH ）小于A中C（NH ），正確答案為B。

教學過程中，我經常發現學生對知識點和解題方法掌握得較好，但總是失分，通過總結發現學生常見的兩個失分點：

（1）電荷守恒式中不只是各離子濃度的簡單相加。如2c（CO ）的系數2代表一個CO 帶2個負電荷，不可漏掉。

（2）物料守恒式中，離子濃度系數不能漏寫或顛倒。如Na S溶液中的物料守恒式中，“2”表示c（Na ）是溶液中各種硫元素存在形式的硫原子總濃度的2倍。

溶液中微粒濃度大小的比較知識點要想完全突破，不僅要讓學生掌握以上解題思路和方法，還必須做到審題仔細，思維清晰，分析全面，才能在高考中做到萬無一失。

參考文獻：

[1]安徽省2015年《考試說明》.

[2]蔡記山.解讀電解質溶液中的三種守恒關系.中學生數理化（高二版），2011（10）.

[3]王敏.守恒法在高中化學解題中的應用.中學生數理化（教與學），2011（12）.