高中化学《离子浓度大小比较》专题讲解及例题分析

离子浓度大小比较专题

一、电离理论和水解理论

1.电离理论：

⑴弱电解质的电离是微弱的，电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的，同时注意考虑水的电离的存在；例如NH3·H2O溶液中微粒浓度大小关系。

【分析】由于在NH3·H2O溶液中存在下列电离平衡：NH3·H2O

NH4++OH-，H2O

H++OH-，所以溶液中微粒浓度关系为：c(NH3·H2O)＞c(OH-)＞c(NH4+)＞c(H+)。

⑵多元弱酸的电离是分步的，主要以第一步电离为主；例如H2S溶液中微粒浓度大小关系。

【分析】由于H2S溶液中存在下列平衡：H2S

HS-+H+，HS-

S2-+H+，H2O

H++OH-，所以溶液中微粒浓度关系为：c(H2S)＞c(H+)＞c(HS-)＞c(OH-)。

2.水解理论：

⑴弱酸的阴离子和弱碱的阳离子因水解而损耗；如NaHCO3溶液中有：c(Na+)＞c(HCO3-)。

⑵弱酸的阴离子和弱碱的阳离子的水解是微量的（双水解除外），因此水解生成的弱电解质及产生H+的（或OH-）也是微量，但由于水的电离平衡和盐类水解

平衡的存在，所以水解后的酸性溶液中c(H+)（或碱性溶液中的c(OH-)）总是大于水解产生的弱电解质的浓度；例如（NH4）2SO4溶液中微粒浓度关系。【分析】因溶液中存在下列关系：（NH4）2SO4=2NH4++SO42-，

+

2H2O

2OH-+2H+，

2NH3·H2O，由于水电离产生的c(H+)水=c(OH-)水，而水电离产生的

一部分OH-与NH4+结合产生NH3·H2O，另一部分OH-仍存在于溶液中，所以溶液中微粒浓度关系为：c(NH4+)＞c(SO42-)＞c(H+)＞c(NH3·H2O)＞c(OH-)。

⑶一般来说“谁弱谁水解，谁强显谁性”，如水解呈酸性的溶液中c(H+)＞

c(OH-)，水解呈碱性的溶液中c(OH-)＞c(H+)；

⑷多元弱酸的酸根离子的水解是分步进行的，主要以第一步水解为主。例如

Na2CO3溶液中微粒浓度关系。

【分析】因碳酸钠溶液水解平衡为：

CO32-+H2O HCO3-+OH-，

H2O+HCO3-H2CO3+OH-，所以溶液中部分微粒浓度的关系为：c(CO32-)＞c(HCO3-)＞c(OH-)。

二、电荷守恒和物料守恒

1.电荷守恒：

⑴电荷守恒的含义：电解质溶液称呈电中性，溶液中阴、阳离子所带电荷数值相等，由于溶液是均一的，所有阳离子的电荷浓度之和必定等于所有阴离子的电荷

浓度之和。

①离子浓度：指溶液中某种离子的浓度；

②电荷浓度：如溶液中某离子的浓度为c(R n+)，则其电荷浓度为nc(R n+)。

⑵电荷守恒式的书写：

如Na2CO3溶液中由于存在下列电离和水解关系：Na2CO3=2Na++CO32-，H2O

H++OH-，

CO32-+H2O HCO3-+OH-，

H2O+HCO3-H2CO3+OH-，所以溶液中所

有的阳离子有Na+、H+，阴离子有CO32-、HCO3-、OH-，根据电荷守恒有：

c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)。

又如CH3COONa溶液中由于存在下列电离和水解关系：

CH3COONa=CH3COO-+Na+，CH3COO-+H2O

CH3COOH+OH-，H2O

H++OH-，所以溶液中所有的阳离子为Na+、H+，所有的阴离子为CH3COO-、OH-，因此电荷守恒式为：

c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)。

【注意】书写电荷守恒式必须①准确的判断溶液中离子的种类；②弄清离子浓度和电荷浓度的关系。

2.物料守恒：

⑴含义：指某微粒的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的微粒浓度之和。

⑵物料守恒式的书写：

如Na2CO3溶液中由于存在下列电离和水解关系：Na2CO3=2Na++CO32-，

CO32-+H2O HCO3-+OH-，

H2O+HCO3-H2CO3+OH-，由于

c(Na+)=2c(CO32-)原始，而CO32-由于水解在溶液中存在的形式为CO32-、HCO3-、H2CO3，所以有c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)。

又如CH3COONa溶液中由于存在下列电离和水解关系：

CH3COONa=CH3COO-+Na+，CH3COO-+H2O

CH3COOH+OH-，由于

c(Na+)=c(CH3COO-)原始，而由于水解在溶液中的存在形式为CH3COOH、

CH3COO-，所以有c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)。

3.导出式——质子守恒：

如碳酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将Na+离子消掉可得：

c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。此关系式也可以按下列方法进行分析，由于指定溶液中氢原子的物质的量为定值，所以无论溶液中结合氢离子还是失去氢离子，但氢原子总数始终为定值，也就是说结合的氢离子的量和失去氢离子的量相等。可以用图示放分析如下：

，由得失氢离子守恒可得：

c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。

又如醋酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将钠离子消掉可得：

c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)。

三、一种电解质的溶液中离子浓度的大小比较

1.弱酸溶液：

【例1】在0.1mol/L的H2S溶液中，下列关系错误的是（）