离子浓度大小比较题型归类例析

离子浓度大小比较题型归类例析
江苏省常熟市练塘中学潘力军（215500）
离子浓度大小比较是近年来高考的热点问题之一。

纵观全国和地方高考化学试卷几乎年年涉及这种题型。

这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH值、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度及对这些知识的综合运用能力。

解答这类题目时，还应考虑电解质溶液中的守恒关系，即电荷守恒、物料守恒、质子守恒。

本文拟对离子浓度大小比较题型及解法加以总结，以供参考。

一、单一溶液中离子浓度大小比较
1、酸溶液型
例1：在0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中,c(CH3COO-)、c(OH-)、c(H+)、c(CH3COOH)的大小关系为：。

解析：CH3COOH是一元弱酸，属于弱电解质，发生电离的 CH3COOH占很小的比例（约为1.32％），即c(CH3COOH)>> c(CH3COO-),由于溶液呈酸性且水又发生电离，故c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-),所以在0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液中,c(CH3COO-)、c(OH-)、c(H+)、c(CH3COOH)的大小关系为：c(CH3COOH)> c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-)。

2、碱溶液型
例2：在0.1 mol·L－1的NH3·H2O溶液中，下列关系正确的是（）
A．c(NH3·H2O)＞c(OH-)＞c(NH4+)＞c(H+) B．c(NH4+)＞c(NH3·H2O)＞c(OH-)＞c(H+) C．c(NH3·H2O)＞c(NH4+)＝c(OH-)＞c(H+) D．c (NH3·H2O)＞c (NH4+)＞c (H+)＞c (OH-) 解析： NH3·H2O是一元弱碱，属于弱电解质，在水溶液中少部分发生电离（NH3·H2O
NH4+＋OH-），所以c (NH3·H2O)必大于c(NH4+)及c(OH-)。

因为c (OH-)＝c(H+)＋c(NH4+)，所以c(OH-)＞c(NH4+)。

综合起来，c(NH3·H2O)＞c(OH-)＞c(NH4+)＞c(H+)。

答案为A。

3、盐溶液型
例3：(1994年全国高考试题)在氯化铵溶液中，下列关系式正确的是（）
A．c(Cl-)＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-) B．c(NH4+)＞c(Cl-)＞c(H+)＞c (OH-)
C．c(Cl-)＝c(NH4+)＞c(H+)＝c(OH-) D．c(NH4+)＝c(Cl-)＞c(H+)＞c(OH-) 解析： NH4Cl是可溶性的盐，属于强电解质，在溶液中完全电离NH4Cl＝NH4+＋Cl-。

因为NH4Cl是强酸弱碱所生成的盐，在水中要发生水解：NH4++H2O NH3·H2O+H+ 知c(Cl-)＞c(NH4+)，但由于水解程度较小，所以c(NH4+)比c(H+)大得多；溶液因水解而呈酸性，所以c(H+)＞c(OH-)。

综合起来，不难得出：c(Cl-)＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-)。

答案为A。

例4：（2001年全国春招题）在0.1mol·L－1Na2CO3溶液中，下列关系正确的是（） A．c(Na+)=2c(CO32-) B．c(OH-)=2c(H+)
C．c(HCO3-)>c(H2CO3) D．c(Na+)<c(CO32-)+c(HCO3-)
解析：在Na2CO3溶液中n(Na+)：n(C)＝2：1，由物料守恒知c(Na+)＝2c(HCO3-)2c(CO32-)
＋2c(H2CO3)，所以A、D错误；因由水电离出的H+和OH-物质的量相等，可得c(OH-)= c(H+)＋c(HCO3-)＋2c(H2CO3),故c(OH-)≠2c(H+)、c(HCO3-)>c(H2CO3)，故C正确。

例5：（2004年江苏高考题）草酸是二元弱酸，草酸氧钾溶液呈酸性。

在O.1mol·L-1 KHC2O4溶液中，下列关系正确的是（）
A．c(K+)+c(H+)=c(HC2O4—)+c(OH—)+c(C2O42-) B．c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.1 mol·L-1 C．c(C2O42—)>c(H2C2O4) D．c(K+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42—) 解析：由电荷守恒关系c(K+)+c(H+)=c(HC2O4—)+c(OH—)+2c(C2O42-)知A错；在KHC2O4溶液
中n(K+)：n(C2)＝1：1，推出物料守恒：c(K+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42—)=0.1 mol·L-1
知B错，D正确；由于KHC2O4溶液呈酸性知，HC2O4-以电离为主，所以c(C2O42—)>c(H2C2O4)，故正确答案为C、D。

二、混合溶液中离子浓度大小比较
1、不反应型
例6：用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1 L混合溶液，已知其中
c(CH3COO-)＞c(Na+)，对该混合溶液的下列判断正确的是( )
A. c(OH-)＞c(H+)
B.c(CH3COOH)＋c(CH3COO-)＝0.2 mol·L－1
C.c(CH3COOH)＞c(CH3COO-)
D.c(CH3COO-)＋c(OH-)＝0.2 mol·L－1
解析： CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，CH3COOH的电离和CH3COONa的水解因素同时存在。

已知c(CH3COO-)＞c(Na+)，根据电荷守恒c(CH3COO-)＋c(OH-)＝c(Na+)＋c(H+)，可得出c(OH-)＜c(H+),说明混合溶液呈酸性，进一步推测出0.1mol.L－1的CH3COOH和0.1mol.L －1的CH
3COONa溶液中，电离和水解这一对矛盾中起主要作用是电离，即CH3COOH的电离趋势大于CH3COO-的水解趋势,可得出c(CH3COO-)> c(CH3COOH)。

根据物料守恒可推出c(CH3COOH)+ c(CH3COO-)=2 c(Na+)=0.2 mol·L－1，综合起来本题正确答案为B。

2、酸碱中和型
（1）恰好中和型
例7：（1998年全国高考题）等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混和后，混和液中有关离子的浓度应满足的关系是( )
A.c(M+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
B.c(M+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
C.c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
D.c(M+)+c(H+) =c(OH-)+c(A-)
解析：此题实质上是探讨一定物质的量浓度的强碱弱酸盐（MA）溶液中有关离子浓度大小关系问题，MA是强电解质，在水中完全电离MA ＝ M+ + A-，A-很少一部分水解（A-+ H2O ＝HA + OH-）溶液呈碱性c(OH-)>c(H+) ，综合起来c(M+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)，C答案正确；按照电荷守恒原理可知c(M+)+c(H+) =c(OH-)+c(A-)，即D答案也符合题意，故答案为C、D （2）PH等于7型
例8：（2002全国高考理综题）常温下，将甲酸和氢氧化钠溶液混合，所得溶液PH=7，则此溶液中（）
A．c(HCOO－) > c(Na+) B. c(HCOO－) ＜ c(Na+)
C. c(HCOO－) = c(Na+)
D.无法确定c(HCOO－) 与c(Na+)的关系
解析：本题不可认为是恰好反应，因完全反应生成甲酸钠是强碱弱酸盐，溶液水解呈碱性，而溶液的PH=7，说明酸过量。

由电荷守恒： c(Na+)+ c（H＋）= c(HCOO－)+ c（OH－），又因PH=7，则c（H＋）= c（OH－）故c(HCOO－) = c(Na+)，正确答案为C。

例9：（2002上海高考）在常温下10mL pH＝10的KOH溶液中，加入pH＝4的一元酸HA 溶液至pH刚好等于7（假设反应前后体积不变），则对反应后溶液的叙述正确的是( )
A c（A－）＝c（K＋）
B c（H＋）＝c（OH－）＜c（K＋）＜c（A－）
C V后≥20mL
D V后≤20mL
解析：若PH=4的一元酸HA为强酸，中和10mlPH=10的KOH溶液刚好需要其10ml,反应后的体积为V后等于20ml；若PH=4的一元酸HA为弱酸，中和10mlPH=10的KOH溶液需要的体积将小于10ml,反应后的体积为V后小于20ml，故D选项符合题意；常温下溶液的PH=7，说明c(H+)=c(OH-)，按照电荷守恒原理可知，c（A－）+ c（OH－）= c（K＋）+ c（H＋），推知c（A－）＝c（K＋），即A选项也符合题意，故答案为A、D。

（3）反应过量型
例10：（2003江苏高考）将0.2mol·L－1HCN溶液和0.1mol·L－1的NaOH溶液等体积混合后，溶液显碱性，下列关系式中正确的是( )
A c(HCN)＜c(CN－)
B c(Na＋)＞c(CN－)
C c(HCN)－c(CN－)＝c(OH－)
D c(HCN)＋c(CN－)＝0.1mol·L－1
解析：此题实质上是0.05mol·L－1的HCN溶液和0.05mol·L－1的NaCN溶液的混合溶液。

由题意：ｃ（OH－）> c（H＋）再由电荷守恒关系可得：
c（H＋）＋ｃ（Na＋）＝ｃ（CN－）＋ｃ（OH－）…（1）由（1）知B正确。

由物料守恒关系可得：ｃ（HCN）＋ｃ（CN－）＝ｃ（Na＋）×２＝０.１mol.L－1 (2)
由（2）可知D正确。

将（1）×２＋（2）可得：
２ｃ（H＋）＝ｃ（CN－）＋２ｃ（OH－）－c（HCN）…（3）由（3）知A、C选项错误。

综上所述，正确答案为B D
例11：（1999年上海高考）把0.02mol／L CH3COOH溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合，则混合溶液中微粒浓度关系正确的是（）
A．c(CH3COO－)＞c(Na+) Ｂ．c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)
C．2c(H+)＝c(CH3COO－)－c(CH3COOH) Ｄ．c(CH3COOH)+ c(CH3COO－)=0.01mol/L 解析：此题实质上是0.005mol/L的CH3COOH溶液和0.005mol/L的CH3COO Na溶液的混合溶液。

CH3COOH的电离趋势大于CH3COO－的水解趋势，所以A选项正确，B选项错误。

再由电荷守恒关系可得：c（H＋）＋ｃ（Na＋）＝ｃ（CH3COO－）＋ｃ（OH－）…….（１）
由物料守恒关系可得：c（CH3COOH）＋c（CH3COO－）＝c（Na＋）×２＝0. 01mol/L……..（２）
由（２）可知Ｄ正确，将（１）×２＋（２）可得：２ｃ（H＋）＝ｃ（CH3COO－）＋２ｃ（OH－）－c（CH3COOH）……（３）Ｃ选项错误。

正确答案为A D
例12：（1996年全国高考题）将pH=3的盐酸溶液和pH=11的氨水等体积混和后,溶液中离子浓度关系正确的是( )
A．c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-) B．c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C．c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) D．c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
解析：由题意，因NH3·H2O为弱电解质，所以c(NH3·H2O) ＞c(HCl),两者等体积混合后，氨水过量。

因氨水的电离程度大于NH4+的水解程度，所以有c(NH4+)>c(Cl-)，由电荷守恒关系可知c(OH-)>c(H+)，且NH3·H2O的电离程度较小，故c(Cl-)>c(OH-)，本题正确答案为B。

3、酸(碱)与盐反应型
例13：（2001上海高考）将0.1mol·L－1的醋酸钠溶液20mL与0.1mol·L－1盐酸10mL 混合后，溶液显酸性，则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是( )
A c (Ac－)＞c (Cl－)＞c (H＋)＞c (HAc)
B c (Ac－)＞c (Cl－)＞c (HAc)＞c（H＋）
C c (Ac－)＝c (Cl＋)＞c (H＋)＞c (HAc)
D c (Na＋)＋c (H＋)＝c (Ac－)＋c (Cl－)＋c (OH－)
解析：0.1mol·L－1的醋酸钠溶液20mL与0.1mol·L－1盐酸10mL混合后,溶液中含有等物质的量的CH3COOH、CH3COONa、NaCl,由于溶液呈酸性，则有 c (Ac－)＞c (Cl－)＞c (HAc)＞c（H＋）；根据电荷守恒原理，可得出c (Na＋)＋c (H＋)＝c (Ac－)＋c (Cl－)＋c (OH－)，故正确答案为：B、D。

例14：（1997年全国高考题）0.1 mol·L-1NaOH和0.1 mol·L-1NH4Cl溶液等体积混合后，离子浓度大小正确的次序是（）
A.c(Na+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C. c(Na+)=c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
D. c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
解析：两者混合恰好反应，产物为NaCl和NH3·H2O，呈碱性，且有c(Na+)=c(Cl-)，正确答案为B。

三、不同溶液中同种离子浓度大小比较
例14：（1996年上海高考题）物质的量浓度相同的下列溶液中，NH4+浓度最大的是( )
A. NH4Cl
B.NH4HSO4
C.CH3COONH4
D.NH4HCO3
解析：NH4+在水溶液中存在着如下平衡：NH4+ + H2O NH3·H2O + H+
B选项中NH4HSO4电离出大量的H+，使上述平衡向左移动，因此B选项中的c(NH4+)大于A选项中的c(NH4+)，C选项中的CH3COO—和D选项中的HCO3—水解呈碱性，使平衡向右移动，C和D 选项中c(NH4+)均小于A选项中的c(NH4+)，故正确答案为B。

此文发表于《考试报》高中版2006第3期。