透析溶液中離子濃度大小的比較

透析溶液中離子濃度大小的比較

　　溶液中離子濃度大小的比較是高考的一個熱點問題，也是學生學習電解質溶液知識的一個難點，可從溶液中存在的平衡確定離子的來源以及主次的角度分析，使各種關系具體化、清淅化。

　　一、 典題透析：分析離子的來源和主次

　　例1.H2S溶液中離子濃度大小關系?

　　解析 首先分析氫硫酸溶液中存在哪些平衡，有H2SHS-+H+;HS-S2-+H+;H2OH++OH-(學生容易忽略)三個平衡存在，明確溶液中有H+、HS-、S2-、OH-四種離子，再分析各離子的來源和主次比較其大小。由電離平衡理論可知：弱電解質的電離大多數是微弱的，多元弱酸的電離是分步的，且第一步電離的程度遠遠大于第二步的，第二步的遠遠大于第三步的。故氫硫酸溶液中離子濃度大小順序為：c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)。

　　例2.寫出1.0 mol/L Na2CO3溶液中離子濃度的大小關系和三個守恒關系式。

　　解析 Na2CO3溶液存在的平衡：CO32-+H2OHCO3-+OH-，HCO3-+H2OH2CO3+OH-，H2OH++OH-，明確溶液中有Na+、CO32-、HCO3-、OH-、H+五種離子，由水解平衡理論可知：弱酸的陰離子和弱堿的陽離子的水解是微量的(徹底雙水解除外)，且多元弱酸的酸根離子的水解是分步進行程度逐漸減弱，主要以第一步水解為主。因此Na2CO3溶液中離子濃度大小順序為:c (Na+) > c(CO32-) > c(OH-) >c(HCO3-)>c(H+)，c(Na+)>2c(CO32-)。

　　三個守恒關系式：(1)電荷守恒：溶液總是呈電中性，即電解質溶液中陽離子所帶正電荷總數與陰離子所帶負電荷總數相等。關鍵是找全溶液中存在的離子，并注意離子所帶電荷數。Na2CO3溶液中有c(Na+)+ c(H+)=2c(CO32-) + c(OH-) +c(HCO3-);(2)物料守恒：即原子個數守恒，存在于溶液中的某物質，不管在溶液中發生了什么變化，同種元素各種存在形式的和之比符合物質組成比。1.0 mol/L Na2CO3溶液中n(Na)=2n(C) =2.0 mol/L，由于CO32-能水解，故碳元素以CO32-、HCO3-、H2CO3三種形式存在，所以有c(Na+)=2(c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3))。(3)質子守恒：在任何水溶液中，水電離出的H+和OH-的量總是相等。Na2CO3溶液中，c(OH-)=c(H+) +c(HCO3-) +2c(H2CO3)，也可以用代入法求，將物料守恒中的鈉離子濃度代入電荷守恒中即可求得。

　　分析溶液中存在有哪些平衡時要注意，弱電解質電離出的離子不需要再考慮水解如氫硫酸中的HS-、S2-，弱酸根離子水解出的離子不需要再考慮電離如Na2CO3溶液中的HCO3-。

　　二、常見題型

　　(一)溶質單一型(弱酸、弱堿溶液、鹽溶液等)

　　例3.已知某二元酸(化學式用H2RO4表示)在水中的電離方程式為

　　H2RO4==H++HRO4-;HRO4-H++RO42- 回答下列問題：

　　(1)NaHRO4溶液顯 (填“酸性”，“中性”，或“堿性”)。理由是：

　　(2)在0.1 mol·L-1的Na2RO4溶液中，下列微粒濃度關系式正確的是： 。

　　A. c(RO42-) +c(HRO4-)+c(H2RO4) =0.1mol·L-1 B. c(OH-)=c(H+) +c(HRO4-)

　　C. c(Na+)+ c(H+) =c(OH-)+ c(HRO4--)+2c(RO42-) D. c(Na+)= 2c(RO42-) +2c(HRO4-)

　　(3)如果25℃時，0.1 mol·L-1NaHRO4溶液的中，c(RO42-)=0.029 mol·L-1 則0.1 mol·L-1 H2RO4中c(RO42-) 0.029 mol·L-1(填“<”，“>”，或“=”)。

　　(4)如果25℃時，0.1 mol·L-1H2RO4溶液的中，pH=-lg0.11，則此時溶液中c(RO42-)= mol·L-1。

　　解析 (1)H2RO4完全電離(“==”)為強酸，故HRO4-不會水解但會部分電離產生H+顯酸性。

　　(2)A項中無H2RO4，B項是質子守恒，C項是電荷守恒，D項是物料守恒。

　　(3) 0.1 mol·L-1 H2RO4中，由于H2RO4==H++HRO4-產生的H+抑制了二級電離。

　　(4)由pH=-lg0.11，c(H+)=0.11 mol/L，而0.1 mol·L-1H2RO4溶液的中第一步電離產生H+的濃度為0.1 mol·L-1，故第二步電離產生H+濃度為0.01mol·L-1，所以c(RO42-)=0.01 mol·L-1。

　　答案 (1) 酸性 HRO4-不會水解但會部分電離產生H+ (2)BCD (3)< (4)0.01

　　(二)溶液混合型

　　解題思路：先確定混合后溶液的成分(酸堿性)，再據電離與水解相對大小程度分析。

　　例4.將0.2 mol/L HA溶液與0.1 mol/LNaOH溶液等體積混合，測得混合溶液中c(Na+)>c(A-)，則(用“>”、“<”或“=”填寫下列空白)：

　　(1)混合溶液中c(A-) c(HA)

　　(2)混合溶液中c(HA)+c(A-) 0.1 mol/L

　　(3)混合溶液中，由水電離出的c(OH-) 0.2 mol/LHA溶液中由水電離出的c(H+)

　　(4) 25℃時，如果取0.2 mol/L HA溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合，測得混合溶液的PH<7，則HA的電離程度 NaA的水解程度。

　　解析 (1)將0.2 mol/L HA溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合，溶質為等物質的量的HA和NaA，已知c(Na+)>c(A-)，由電荷守恒可知c(OH-)>c(H+)溶液呈堿性，說明HA是弱酸且電離程度小于A-的水解程度，使得c(A-)

　　(2)由物料守恒和等體積混合后溶液濃度減半可知：c(HA)+c(A-)=0.1mol/L

　　(3)混合溶液中由于NaA的存在，水解會促進水的電離，而0.2 mol/L HA溶液中水的電離受到抑制，因此前者大。

　　(4)由(1)分析可知pH<7溶液呈酸性，說明HA電離程度大于A-的水解程度。

　　答案 (1)< (2)= (3)> (4)>