溶液中各微粒濃度大小的判斷

時間：2022-10-05 20:17:30 化學畢業(yè)論文我要投稿

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溶液中各微粒濃度大小的判斷

　　溶液中各微粒濃度大小的判斷【1】

　　摘要：《鹽類的水解》是高中化學中的一個重難點，溶液中微粒濃度的大小判斷又是其中的高難度內(nèi)容，由于涉及知識點多、數(shù)量關(guān)系復雜，使得學生掌握運用比較困難。

　　本文通過總結(jié)提升教學中的感受、經(jīng)驗，將其歸納成一定的方法，希望能對該知識點的教學和學習帶來有益的幫助。

　　關(guān)鍵詞：電離方程式;水解方程式;電離程度;水解程度

　　教學過程中我發(fā)現(xiàn)，很多學生在高二化學講到《鹽類的水解》這個地方時，由于新舊知識的掌握不到位，會有一些關(guān)鍵的知識點無法突破，尤其溶液中微粒濃度大小的判斷，更是難點中的難點。

　　經(jīng)過一段時間的思考，有了一些想法，在此提出個人拙見，拋磚引玉，共同探討。

　　在本章的習題中，常會出現(xiàn)各種各樣的溶液，既有酸、堿、鹽的溶液，也有多種成分混合的溶液，要解決其中離子濃度的大小問題，我覺得關(guān)鍵是有關(guān)電離方程式和水解方程式的書寫。

　　具體分為三個步驟：一、書寫溶液中強電解質(zhì)的電離方程式;二、書寫溶液中弱電解質(zhì)的電離方程式和弱酸陰離子、弱堿陽離子的水解方程式;三、書寫水的電離方程式。

　　具體方法例如在正鹽Na2S溶液中：

　�、貼a2S Na++S2- 出現(xiàn)微粒：Na+、S2-

　�、赟2-+H2O?葑HS-+OH- 出現(xiàn)微粒：HS-、OH-、H2S(分子的濃度也可以一并判斷，

　　HS-+H2O?葑H2S+OH- 并且前一步中出現(xiàn)過的微粒不再重復)

　　③H2O?葑H++OH- 出現(xiàn)微粒：H+

　　在第①步中出現(xiàn)的微粒的濃度始終大于第②步中出現(xiàn)的微粒的濃度，第②步中出現(xiàn)的微粒的濃度始終大于第③步中出現(xiàn)的微粒的濃度，多步都出現(xiàn)的微粒其濃度以最先出現(xiàn)的一步的濃度大小為主。

　　根據(jù)上述方法可首先排出濃度的大致順序：c(Na+)、c(S2-)>c(HS-)、c(OH-)、c(H2S)>c(H+);每組微粒濃度的大小在組內(nèi)方程式中找到相應(yīng)數(shù)量關(guān)系解決，組內(nèi)濃度相同的微粒，一般為多步出現(xiàn)的微粒，需借助下一組中的數(shù)量關(guān)系解決，其中第二組的關(guān)鍵是抓住電離和水解過程進行的程度大小。

　　在第①步中Na2S電離產(chǎn)生的Na+是S2-的2倍，且S2-在第②步還有消耗，所以c(Na+)>c(S2-);在第②步中出現(xiàn)的兩個方程式，分別是二元弱酸根的一級水解和二級水解，而一級水解程度大于二級水解程度，所以c(HS-)>c(H2S)，OH-在兩個方程式都有生成，因此c(OH-)>c(HS-)>c(H2S);第③步中只有H+，那么c(H+)是溶液中最小的;綜上所述溶液中微粒濃度的大小順序為：c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S)>c(H+)。

　　解題過程中也會出現(xiàn)同一步內(nèi)兩種微粒濃度相等的情況，例如在NH4Cl溶液中：

　�、貼H4Cl NH4++Cl- 出現(xiàn)微粒：NH4+、Cl-

　�、贜H4++H2O?葑NH3·H2O+H+ 出現(xiàn)微粒：NH3·H2O、H+

　�、跦2O?葑H++OH- 出現(xiàn)微粒：OH-

　　溶液中微粒濃度的大致順序為：c(Cl-)、c(NH4+)>c(NH3·H2O)、c(H+)>c(OH-);在第①步中NH4Cl電離產(chǎn)生的c(NH4+)和c(Cl-)相等，但第②步中NH4+水解會消耗NH4+，所以c(Cl-)>c(NH4+);第②步中NH4+水解產(chǎn)生的c(NH3·H2O)和c(H+)相等，但第③步中H2O電離還會產(chǎn)生H+，所以c(H+)>c(NH3·H2O);第③步中只出現(xiàn)OH-，所以c(OH-)是溶液中最小的;綜上所述溶液中微粒濃度的大小順序為：c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)。

　　本方法除了能判斷單一溶質(zhì)溶液中的微粒濃度大小外，還能判斷回合溶液中各微粒濃度的大小。

　　例如在含有等物質(zhì)的量CH3COONa和CH3COOH的溶液中：

　�、貱H3COONa CH3COO-+Na+ 出現(xiàn)微粒：CH3COO-、Na+

　�、贑H3COOH?葑CH3COO-+H+ 出現(xiàn)微粒：CH3COOH、H+、OH-

　　CH3COO-+H2O?葑CH3COOH+OH-

　�、跦2O?葑H++OH- 出現(xiàn)微粒：前面步驟均已出現(xiàn)

　　溶液中微粒濃度的大致順序為：c(CH3COO-)、c(Na+)>c(CH3COOH)、c(H+)、c(OH-);在第①步中CH3COONa電離產(chǎn)生的c(CH3COO-)和c(Na+)相等，第②步中CH3COO-既有生成又有消耗，此時借助同濃度的弱電解質(zhì)的電離程度大于其對應(yīng)酸根離子的水解程度這個結(jié)論，可以判斷出CH3COOH的電離程度大，而CH3COO-的水解程度小，進而推知在第②步中CH3COO-生成的比消耗的多。

　　所以c(CH3COO-)>c(Na+);在第②步中CH3COOH本身就大量存在，只有少量電離，且CH3COO-水解還會產(chǎn)生一定量的CH3COOH，因而c(CH3COOH)>c(H+)、c(OH-)，前面已經(jīng)提到CH3COOH的電離程度比CH3COO-的水解程度大，所以c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-);綜上所述溶液中微粒濃度的大小順序為：c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)。

　　當大家熟練掌握這個方法后，還能解決一些更為復雜的問題，在此就不再贅述，從我所教學生的使用情況來看，本方法運用起來還是很快捷準確的。

　　還是那句話，一點拙見，拋磚引玉。

　　溶液中微粒濃度的大小比較【2】

　　有關(guān)溶液中微粒濃度的大小比較問題是中學化學中常見的問題。

　　這類題目知識容量大、綜合性強，涉及的知識點有：弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解、電解質(zhì)之間的反應(yīng)等，既是教學的重點，也是高考的重點。

　　如何用簡捷的方法準確尋找這類問題的答案呢?在電解質(zhì)溶液中常存在多個平衡關(guān)系，應(yīng)抓住主要矛盾(起主要作用的平衡關(guān)系)，利用兩種理論、三種守恒、三個觀點去分析解題。

　　一、兩種理論

　　離子的產(chǎn)生及濃度變化與化學反應(yīng)、電離、水解等過程直接相關(guān)，含單一溶質(zhì)溶液解題時應(yīng)首先考慮電解質(zhì)的電離和水解。

　　1.電離理論

　　(1)弱電解質(zhì)的電離程度不大，溶液中的微粒主要是以弱電解質(zhì)的分子形式存在。

　　(2)多元弱酸是分步電離的，以第一步為主。

　　例如H3PO4溶液，c(H3PO4)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)。

　　(3)在電解質(zhì)溶液中同時考慮水的電離。

　　例如0.1 mol/L的CH3COOH溶液中，c(H+)>c(CH3COO-)。

　　2.水解理論

　　(1)弱離子因水解而消耗，但一般水解程度不大。

　　(2)水解的實質(zhì)是水電離平衡的移動。

　　例如NH4Cl溶液中，c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)>c(NH3・H2O)。

　　(3)多元弱酸的陰離子是分步水解的，以第一步為主。

　　例如Na2CO3溶液中，c(CO3-)>c(HCO3-)>c(H2CO3)。

　　對于兩種溶液混合，應(yīng)先著眼于物質(zhì)之間的化學反應(yīng)，再考慮電解質(zhì)的電離及離子的水解;若沒有化學反應(yīng)存在，則直接考慮電解質(zhì)的電離及離子的水解。

　　二、三種守恒

　　電解質(zhì)在溶液中存在著三種基本關(guān)系：物料守恒、元素守恒、電荷守恒。

　　1.物料守恒

　　物料守恒是電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會發(fā)生變化，變成其他離子或分子等，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，則推出：

　　c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)。

　　2.電荷守恒

　　電荷守恒是電解質(zhì)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-)，則：c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)。

　　3.元素守恒

　　元素守恒是在化學變化中，元素種類、原子個數(shù)不發(fā)生變化。

　　如在0.1 mol/L的Na2S溶液中，S元素守恒則：

　　c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1 mol/L。

　　三、三個觀點

　　1.全面的觀點

　　探究離子濃度問題，要充分認識電解質(zhì)在溶液中的表現(xiàn)，全面考慮溶液中各種離子的存在情況及相互關(guān)系。

　　比如：在Na2CO3溶液中存在Na2CO3的電離、CO32-的水解、二級水解以及H2O的電離等多個反應(yīng)，故溶液中微粒有H2O、Na+、CO32-、HCO3-、H2CO3、H+、OH-，忽視任何一個很微弱的反應(yīng)、很微小的粒子都是不正確的。

　　2.矛盾的觀點

　　事物是矛盾的統(tǒng)一體，處理矛盾問題時要抓住主要矛盾。

　　在比較離子濃度大小時，若溶液中存在競爭反應(yīng)時，需要抓住主要矛盾來解決相關(guān)問題。

　　如等物質(zhì)的量的NH4Cl、NH3・H2O共存于溶液中，則溶液中同時存在NH4+水解和NH3・H2O的電離。

　　由于NH3・H2O的電離程度大于NH4+的水解程度，故考慮電離而忽略水解。

　　由此得出離子濃度的大小關(guān)系為：c(NH4+)>c(Cl-)>c(NH3・H2O)>c(OH-)>c(H+)。

　　在應(yīng)用此觀點時，正確判斷矛盾雙方的性質(zhì)是必要的，如一級電離通常大于二級電離，一級水解通常大于二級水解。

　　弱酸及其對應(yīng)鹽、弱堿及其對應(yīng)鹽所形成的緩沖溶液中通常情況是電離強于水解，極少數(shù)例外，如HCN及CN-。

　　3.聯(lián)系的觀點

　　事物是相互聯(lián)系、相互影響，而不是孤立存在的。

　　溶液的離子亦如此，要應(yīng)用化學原理，準確判斷離子之間的相互影響。

　　比如：純水中由水電離出的H+、OH-滿足c(OH-)=c(H+);若加入堿或酸，則堿或酸電離出的OH-、H+會抑制水的電離，而使c(H+)水=c(OH-)水，但數(shù)值減小;若加入可水解的鹽，則因弱離子的水解消耗H+或OH-而促進水的電離，c(H+)水與c(OH-)水不再相等。

　　另外在解此類選擇題中，我們還可以根據(jù)選項的內(nèi)容和形式進行判斷。

　　例如根據(jù)溶液的酸堿性來判斷的OH-、H+濃度相對大小，對選項進行分類;選項中用“>”或“<”連接的，用兩理論去分析;選項中用“=”連接的，用守恒關(guān)系去分析;等式中有弱電解質(zhì)分子的，用物料守恒或元素守恒去判斷;等式的兩端分別是陽離子和陰離子的，用電荷守恒去判斷。

　　總的來講，在處理離子濃度問題時應(yīng)著眼于對化學原理的分析，抓住兩種理論，明確前提條件;遵循三種守恒，確定相互聯(lián)系;把握三個觀點，確保思考嚴密、判斷準確。

　　溶液中微粒濃度大小的比較【3】

　　摘要：對溶液中微粒濃度大小比較的類型、規(guī)律和方法進行了歸納總結(jié)。

　　分別討論了同一溶液中不同離子、不同溶液中同一種離子、兩種不同的溶液混合后離子濃度大小的比較。

　　關(guān)鍵詞：電離;水解;微粒濃度;守恒

　　選修《化學反應(yīng)原理》模塊中“鹽類的水解”一節(jié)，是中學化學的重點和難點之一[1]，而其中關(guān)于溶液中微粒濃度大小比較的內(nèi)容比較復雜，學生學習和應(yīng)用時普遍感到難度較大。

　　溶液中離子濃度大小比較可分為3種類型，即同一溶液中不同離子濃度大小的比較，不同溶液中同一種離子濃度大小的比較，兩種不同的溶液混合后離子濃度大小的比較。

　　1 同一溶液中不同離子濃度大小的比較

　　這類題目首先要特別注意以下幾點：弱酸、弱堿的電離及鹽的水解程度都是非常小的，電離或水解生成的微粒的濃度往往比原微粒的濃度要小的多;在酸性溶液中，c(OH-)往往是最小的，在堿性溶液中，c(H+)往往是最小的(當然也有個別例外的情況)。

　　CH3COOK+HCl=CH3COOH+KCl

　　起始(mol) 0.4 0.2 0 0

　　轉(zhuǎn)化(mol) 0.2 0.2 0.2 0.2

　　最終(mol) 0.2 0 0.2 0.2

　　溶液中含K+ 0.4 mol，Cl- 0.2 mol，CH3COO- 0.2 mol，CH3COOH 0.2 mol。

　　溶液中既存在CH3COOH的電離CH3COOH CH3COO-+H+，也存在CH3COO-的水解CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-，CH3COOH和CH3COOK(1：1)混合后是顯酸性的，即電離為主，由此可忽略CH3COO-的水解(考慮和不考慮最終結(jié)果是一樣的，忽略一個反應(yīng)，分析起來更容易些)，則剩余的CH3COO-(0.2 mol)和CH3COOH電離出的CH3COO-的和要稍大于0.2 mol，而CH3COOH的電離程度相對來說也是很小的，則n(H+)<<0.2mol;溶液顯酸性，則c(H+)>c(OH-)。

　　由此可得到以下排列順序：c(K+)>c(CH3COO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)。

　　說明：高三試題和高考試題中比較離子濃度大小時，常涉及以下兩組混合溶液：

　　①NH4Cl～NH3·H2O(1：1)，

　�、贑H3COOH～CH3COONa(1：1)。

　　一般均按電離程度大于水解程度考慮。

　　如：NH4Cl～NH3·H2O(1：1)

　　c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)

　　CH3COOH～CH3COONa(1：1)

　　c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)

　　參考文獻：

　　[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準(實驗)[S].北京：人民教育出版社，2003.

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