高三化學總復習 專題攻略 之離子濃度大小比較 一、 離子濃度大小比較理論基礎(含解析)
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離子濃度大小比較理論基礎 一. 電離平衡理論和水解平衡理論1. 電離理論: 弱電解質的電離是微弱的,電離消耗的電解質及產(chǎn)生的微粒都是少量的,同時注意考慮水的電離的存在。例如NH3H2O溶液中微粒濃度大小關系?!痉治觥坑捎谠贜H3H2O溶液中存在下列電離平衡:NH3H2O NH4+OH-,H2O H+OH-,由于弱電解質的電離程度很小,所以大多數(shù)NH3H2O沒有電離(常溫下NH3H2O電離度約為1.32%),NH3H2O的濃度最大,NH3H2O電離產(chǎn)生的c(NH4+)和c(OH-)相同,加水電離的c(OH-),c(OH-)c(NH4+),堿性溶液中c(H+)最小,所以溶液中微粒濃度關系為:c(NH3H2O)c(OH-)c(NH4+)c(H+)。 多元弱酸的電離是分步的,主要以第一步電離為主。例如H2S溶液中微粒濃度大小關系?!痉治觥坑捎贖2S溶液中存在下列平衡:H2S HS-+H+,HS- S2-+H+,H2O H+OH-,H2S是弱電解質,大多數(shù)H2S沒有電離,c(H2S )最大,H2S第一步電離為主,H2S電離的c(H+)和c(HS-)同,考慮到HS-和H2O的電離,c(H+)c(HS-),酸性溶液中c(OH-)最小,所以溶液中微粒濃度關系為:c(H2S )c(H+)c(HS-)c(OH-)。2. 水解理論: 弱酸的陰離子和弱堿的陽離子因水解而損耗。如NaHCO3溶液中,由于HCO3-+H2O H2CO3+OH-,消耗了HCO3-,則有:c(Na+)c(HCO3-)。 弱酸的陰離子和弱堿的陽離子的水解是微量的(雙水解除外),因此水解生成的弱電解質及產(chǎn)生H+的(或OH-)也是微量,但由于水的電離平衡和鹽類水解平衡的存在,所以水解后的酸性溶液中c(H+)或堿性溶液中的c(OH-)總是大于水解產(chǎn)生的弱電解質的濃度。例如(NH4)2SO4溶液中,NH4+水解:NH4+ H2O NH3H2O + H+,再考慮水的電離:H2O H+OH-,c(H+)c(NH3H2O),酸性溶液中c(OH-)最小,所以(NH4)2SO4溶液中,微粒濃度關系:c(NH4+)c(SO42-)c(H+)c(NH3H2O)c(OH-)。(3 )多元弱酸的酸根離子的水解是分步進行的,主要以第一步水解為主。例如: Na2CO3溶液中水解平衡為:CO32-+H2OHCO3-+OH-,H2O+HCO3-H2CO3+OH-,水的電離為:H2O H+OH-,由于水解程度較小,所以c(CO32-)較大,第一步水解為主,第一步水解產(chǎn)生的HCO3-和OH-相等,考慮到第二步水解以及水的電離,c(OH-)c(HCO3-),所以溶液中部分微粒濃度的關系為:c(CO32-)c(OH-)c(HCO3-)。二. 電荷守恒、物料守恒和質子守恒1電荷守恒:電解質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電荷數(shù)相等。如NaHCO3溶液中:n(Na+)n(H+)n(HCO3-)2n(CO32-)n(OH-),由于在同一溶液中,可推出:c(Na+)c(H+)c(HCO3-)2c(CO32-)c(OH-)【名師點撥】等式兩邊,一邊是正電荷,一邊是負電荷的,往往是電荷守恒,判斷時要注意如果離子的電荷數(shù)不是1,一定要在離子濃度前面乘上電荷數(shù)。2物料守恒:電解質溶液中由于電離或水解因素,離子會發(fā)生變化變成其它離子或分子等,但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會改變的。如NaHCO3溶液中n(Na+):n(C)1:1,推出:c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(H2CO3)【名師點撥】等式一邊有幾種微粒都與一種元素有關,往往是物料守恒。有的等式看不出來是什么守恒,這時就要從電荷守恒和物料守恒綜合考慮。例1(2015江蘇)室溫下,向下列溶液中通入相應的氣體至溶液pH=7(通入氣體對溶液體積的影響可忽略),溶液中部分微粒的物質的量濃度關系正確的是( )A向0.10molL1NH4HCO3溶液中通入CO2:c(NH4)=c(HCO3)c(CO32)B向0.10molL1NaHSO3溶液中通入NH3:c(Na)c(NH4)c(SO32)C0.10molL1Na2SO3溶液通入SO2 :c(Na)=2c(SO32)c(HSO3)c(H2SO3)D0.10molL1CH3COONa溶液中通入HCl:c(Na)c(CH3COOH)=c(Cl)【答案】D3質子守恒:如碳酸鈉溶液中由電荷守恒和物料守恒將Na+離子消掉可得:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。 如醋酸鈉溶液中由電荷守恒和物料守恒將鈉離子消掉可:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)?!久麕燑c撥】如果等式一邊各微粒都含氫原子,往往是質子守恒。質子守恒可通過電荷守恒和物料守恒二式導出。例2(2015四川)常溫下,將等體積,等物質的量濃度的NH4HCO3與NaCl溶液混合,析出部分NaHCO3晶體,過濾,所得濾液pH7。下列關于濾液中的離子濃度關系不正確的是( )A c(NH4+) c(HCO3) c(CO32)【答案】C 例3(2014天津)下列有關電解質溶液中粒子濃度關系正確的是ApH=1的NaHSO4溶液:c(H+)=c(SO42-)十c(OH-)B含有AgCl和AgI固體的懸濁液:c(Ag+)c(C1-)=c(I-)CCO2的水溶液:c(H+)c(HCO3-)=2c(CO32-)D含等物質的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液: 3c(Na+)=2c(HC2O4-)+ c(C2O42-)+c(H2C2O4)【答案】A【解析】根據(jù)電解質溶液中的電荷守恒、物料守恒、弱電解質的電離平衡和沉淀溶解平衡規(guī)律分析離子濃度關系。A、根據(jù)電荷守恒,pH=1的NaHSO4溶液存在:c(Na+)+c(H+)=2c(SO42)+c(OH),因為c(Na+)=c(SO42),所以c(H+)=c(SO42)+c(OH),正確;B、含有AgCl和AgI固體的懸濁液:c(Ag+) c(Cl)c(Br),錯誤;C、H2CO3的第一步電離大于第二步電離,所以c(H+) c(HCO3) c(CO32),但c(HCO3)不等于c(CO32),錯誤;D、NaHC2O4和Na2C2O4的物質的量的相等,NaHC2O4根據(jù)物料守恒可得: c(Na+)=c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4), Na2C2O4根據(jù)物料守恒可得: c(Na+)=2c(HC2O4-)+c(C2O42-)+c(H2C2O4),所以溶液中2c(Na+)=3c(HC2O4-)+ c(C2O42-)+c(H2C2O4),錯誤。理解、運用各種守恒規(guī)律分析、判斷,如NaHC2O4和Na2C2O4分別根據(jù)物料守恒得出守恒關系,然后得出正確的結論。【名師點撥】解題思路:- 配套講稿:
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