离子平衡及离子浓度大小比较(精选)
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一、电离平衡理论与水解平衡理论1、电离理论:⑴弱电解质得电离就是微弱得,电离消耗得电解质及产生得微粒都就是少量得,同时注意考虑水得电离得存在;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多元弱酸得电离就是分步得,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弱酸得阴离子与弱碱得阳离子因水解而损耗;如NaHCO3溶液中有:c(Na+)>c(HCO3-)。
⑵弱酸得阴离子与弱碱得阳离子得水解就是微量得(双水解除外),因此水解生成得弱电解质及产生H+得(或OH-)也就是微量,但由于水得电离平衡与盐类水解平衡得存在,所以水解后得酸性溶液中c(H+)(或碱性溶液中得c(OH-))总就是大于水解产生得弱电解质得浓度;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-,2H2O2OH-+2H+,2NH3·H2O,由于水电离产生得c(H+)水=c(OH-)水,而水电离产生得一部分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”,如水解呈酸性得溶液中c(H+)>c(OH-),水解呈碱性得溶液中c(OH-)>c(H+);⑷多元弱酸得酸根离子得水解就是分步进行得,主要以第一步水解为主。
水解平衡及离子浓度的大小比较四、盐的水解1、盐的分类⑴按组成分:正盐、酸式盐和碱式盐。
⑵按生成盐的酸和碱的强弱分:强酸强碱盐(如Na2SO4、NaCl)、弱酸弱碱盐(如NH4HCO3)、强酸弱碱盐(如NH4Cl)、强碱弱酸盐(如CH3COONa)。
⑶按溶解性分:易溶性盐(如Na2CO3)、微溶性盐(如CaSO4)和难溶性盐(如BaSO4)。
2、盐类水解的定义和实质(1)定义:盐电离出的一种或多种离子跟水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
(2)实质:盐电离出的离子(弱碱阳离子或弱酸根阴离子)跟水电离出的OH-或H+结合生成弱电解质(弱碱或弱酸)并建立电离平衡,从而促进水的电离。
⑶盐类水解的特点①可逆的,其逆反应是中和反应;②微弱的;③动态的,水解达到平衡时v(水解)=v(中和)≠0;④吸热的,因中和反应是放热反应,故其逆反应是吸热反应。
3、盐类水解的规律⑴有弱才水解:含有弱酸根阴离子或弱碱阳离子的盐才发生水解。
⑵无弱不水解:不含有弱酸根阴离子或弱碱阳离子的盐即强酸强碱盐不水解。
⑶谁弱谁水解:发生水解的是弱酸根阴离子和弱碱阳离子。
⑷谁强显谁性:弱酸弱碱盐看水解生成的酸和碱的强弱。
⑸越弱越水解:弱酸根阴离子所对应的酸越弱,则越容易水解,水解程度越大。
若酸性HA>HB>HC,则相同浓度的NaA、NaB、NaC溶液的碱性逐渐增强,pH逐渐增大。
CO32-和HCO3-所对应的弱酸分别是HCO3- 和H2CO3,HCO3-比H2CO3的电离程度小得多,相同浓度时Na2CO3溶液的pH比NaHCO3的大。
⑹都弱双水解:当溶液中同时存在弱酸根阴离子和弱碱阳离子时,离子水解所生成的OH-和H+相互结合生成水而使其水解相互促进,称为“双水解”。
①NH4+与S2-、HCO3-、CO32-、CH3COO-等虽然相互促进,水解程度仍然很小,离子间能大量共存。
②彻底双水解离子间不能大量共存。
粒子浓度大小比较离子浓度大小比较一般分为以下两种情况:1.不等式关系2.等式关系物料平衡是元素守恒:要明晰溶质进入溶液后各离子的去向。
由于水溶液中一定存在水的H、O元素,所以物料守恒中的等式一定是非H、O元素的关系。
⒈含特定元素的微粒(离子或分子)守恒例如:在0.2mol/L的Na2CO3溶液中,根据C元素形成微粒总量守恒有:c(CO32-) + c(HCO3-)+ c(H2CO3) = 0.2mol/L。
⒉不同元素间形成的特定微粒比守恒例如:在Na2CO3 溶液中,根据Na与C形成微粒的关系有:c(Na+) = 2[c(CO32- ) + c(HCO3- ) + c(H2CO3 )]分析:上述Na2CO3 溶液中,C原子守恒,n(Na) : n(C)恒为2:13.混合溶液中弱电解质及其对应离子总量守恒例如:相同浓度的HAc溶液与NaAc溶液等体积混合后,混合溶液中有:2c(Na+ )=c(Ac-)+c(HAc)分析:上述混合溶液中,虽存在Ac-的水解和HAc的电离,但也仅是Ac-和HAc两种微粒间的转化,其总量不变。
质子守恒规律:水电离的特征是c(H)=c(OH-),只不过有些会水解的盐会导致氢离子、氢氧根可能会有不同的去向,我们需要把它们的去向全部找出来。
例如:NaHCO3溶液,初始H+ 来源于HCO3- 和H2O的电离,c初(H+) = c(CO32- ) + c(OH- );伴随着的水解的发生,一部分H+转化到H2CO3中,因此,c初(H+) = c现(H+) + c(H2CO3 ),从而得出,溶液中离子浓度的关系如下:c(CO32- ) + c(OH- ) = c(H+) +c(H2CO3 )对同一溶液来说:质子守恒=电荷守恒-物料平衡快速书写质子守恒的方法第一步:确定溶液的酸碱性,溶液显酸性,把氢离子浓度写在左边,反之则把氢氧根离子浓度写在左边。
第二步:根据溶液能电离出的离子和溶液中存在的离子,来补全等式右边。
高考中“水溶液中离子浓度大小的比较规律”总结“水溶液中离子浓度大小的比较规律”在高考中经常用到,本文对高考中这部分内容出现过的情况进行了总结,并举出一个典型案例以供参考。
一、酸碱溶液:酸溶液中h+ 浓度最大,碱溶液中oh_ 浓度最大:其它离子根据电离度的大小确定。
1.强酸强碱溶液:例如盐酸溶液中离子浓度大小关系为:c( h+ )> c( cl- ) > c( oh_ ),naoh溶液中离子浓度大小关系为:c( oh_ )>c( na+ )>c( h+ )。
2.一元弱酸弱碱溶液,例如hac溶液中离子浓度大小关系为:c( h+ )>c( ac_ )> c( oh_ );nh3?h2o溶液中离子浓度大小关系为:c( oh_ )>c( nh4+ )> c( h+ )。
3.多元弱酸弱碱溶液,多元弱酸以第一步电离为主,例如h2s溶液中离子浓度大小关系为:c( h+ )>c( hs_ )>c( s2- )> c( oh_ );多元弱碱电离方程式一步写到位,但离子浓度大小关系容易判断,例如fe(oh)3 溶液中离子浓度大小关系为c( oh_ )>c( fe3+ )> c( h+ )。
二、盐类溶液:1.强酸强碱盐的溶液不水解,离子浓度不变,例如na2so4 溶液中离子浓度大小关系为:2c( so42- )=c( na+ )> c( h+ )= c( oh_ );再如nahso4溶液中离子浓度大小关系为:c( h+ )> c( so42- )= c( na+ )> c( oh_ )2.一元弱酸或弱碱形成的盐溶液,因为水解导致某些离子浓度变小,例如nh4cl溶液中离子浓度大小关系为:c( cl- )>c(nh4+ ) > c( h+ )> c( oh_ );naac溶液中离子浓度大小关系为:c( na+ )>c(ac_ )> c( oh_ )> c( h+ )。
考点8 离子浓度的大小比较【考点定位】本考点考查离子浓度的大小比较,根据溶液中存在的电离平衡、水解平衡准确确定溶液中存在的微粒,灵活运用电荷守恒、物料守恒及质子守恒分析。
【精确解读】一、单一溶液中离子浓度大小的比较:点拨:判断多元弱酸溶液中离子浓度大小的一般规律是:(显性离子)>(一级电离离子)>(二级电离离子)>(水电离出的另一离子)点拨:判断一元弱酸的正盐溶液中离子浓度大小的一般规律是:(不水解离子)>(水解离子)>(显性离子)>(水电离出的另一离子)点拨:判断二元弱酸的正盐溶液中离子浓度大小的一般规律是:(不水解离子)>(水解离子)>(显性离子)>(二级水解离子)>(水电离出的另一离子)4.二元弱酸的酸式盐溶液,如0.1mol/L的NaHCO3溶液:点拨:判断二元弱酸的酸式盐溶液中离子浓度大小的一般规律是:(不水解离子)>(水解离子)>(显性离子)>(水电离出的另一离子)>(电离得到的酸根离子)5.不同溶液中同一离子浓度的比较,要看溶液中其它离子对其影响的因素.如在相同物质的量的浓度的下列溶液:①NH4Cl②CH3COONH4③NH4HSO4中c(NH4+)浓度由大到小的顺序是:③>①>②.点拨:该类型题要看溶液中其它离子对的其影响.二、混合溶液中离子浓度大小的比较:1.两种物质混合不反应:如①等物质的量的CH3COOH和CH3COONa混合:CH3COOH的电离作用大于CH3COONa的水解作用,混合后溶液呈酸性,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)②等物质的量的NH4Cl和NH3•H2O混合:和NH3•H2O的电离作用大于NH4Cl的水解作用,混合后溶液呈碱性,c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)2.两种物质其恰好完全反应:如①10ml 0.1 mol/L NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc溶液混合②100 mL 0.1 mol/L 醋酸与50 mL 0.2mol/L NaOH溶液混合等.3.两种物质反应,其中一种有剩余(1)酸与碱反应型:点拨:在审题时,要关注所给物质的量是“物质的量浓度”还是“pH”,否则会很容易判断错误,解答此类题目时应抓住两溶液混合后剩余的弱酸或弱碱的电离程度和生成盐的水解程度的相对大小.如:0.2 mol/L HCN溶液和0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合解析:上述溶液混合后,溶质为HCN和NaCN,由于该题已说明溶液显碱性,所以不能再按照HCN的电离处理,而应按NaCN水解为主.①pH=7型:例: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②未指明酸碱的强弱:③pH之和等于14的酸和碱溶液的混合(判断过量)如:①pH=3的CH3COOH与pH=11的NaOH溶液等体积混合,CH3COOH过量,混合后溶液呈酸性;②pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,氨水过量,混合后溶液呈碱性.(2)盐与酸(碱)反应型①弱酸强碱盐与强酸反应后溶液中离子浓度大小的比较例:将0.1mol/L的醋酸钠溶液20mL与0.1mol/L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-)②强酸弱碱盐与强碱反应后溶液中离子浓度大小的比较例.0.2mol/L NH4Cl溶液与0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后,溶液中下列微粒的物质的量浓度关系正确的是( )A.c(NH4+)=c(Na+)=c(OH-)>c(NH3•H2O) B.c(NH4+)=c(Na+)>c(NH3•H2O)>c(OH-)C.c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-) D.c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3•H2O)>c(OH-)>c(H+)4.不同物质同种离子浓度的比较:如NH4Cl、NH4HSO4、CH3COONH4和NH4HCO3中NH4+的比较【精细剖析】一、离子浓度大小比较的解题方法和步骤:1.判断水解、电离哪个为主.(1)盐离子不水解不电离:强酸强碱盐,如NaCl、Na2SO4等.(2)盐离子只水解不电离:强酸弱碱或弱酸强碱形成的正盐,如NH4Cl、Na2CO3等(3)盐离子既水解又电离:多元弱酸形成的酸式盐,以水解为主的有NaHCO3、NaHS、Na2HPO4等;以电离为主的有NaHSO3和NaH2PO4等(4)根据题意判断:如某温度下NaHB强电解质溶液中,当c(H+)>c(OH-)时,以HB-的电离为主;当c(H+)<c(OH-)时,以HB-的水解为主.对于弱酸HX与强碱盐(NaX式)的混合溶液中,当c(H+)>c(OH-)时,以HX的电离为主;当c(H+)<c(OH-)时,以X-的水解为主.对于弱碱ROH与强酸盐(RCl式)的混合溶液中,情况则相反.2.运用盐溶液中的以上三种关系进行综合分析判断,得出正确结论.二、离子浓度大小比较,在分析问题时注意的问题:1.三个观点:(1)全面的观点.探究离子浓度问题,要充分认识电解质在溶液中的表现,全面考虑溶液中各种离子的存在情况及相互关系,比如:在Na2CO3溶液中存在Na2CO3的电离,CO32-的水解、二级水解以及H2O的电离等多个反应,故溶液中微粒有H2O、Na+、CO32-、HCO3-、H2CO3、H+、OH-,忽视任何一个很微弱的反应、很微少的粒子都是不正确的.(2)矛盾的观点.事物是矛盾的统一体,处理矛盾问题时要抓住主要矛盾.在比较离子浓度大小时,若溶液中存在竞争反应时,需要抓住主要矛盾来解决相关问题.如等物质的量的NH4Cl、NH3•H2O共存于溶液中,则溶液中同时存在NH4+水解和NH3•H2O的电离,由于NH3•H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,故考虑电离而忽略水解,由此得出离子浓度的大小关系为:c(NH4+)>c(Cl-)>c(NH3•H2O)>c(OH-)>c(H+).在应用此观点时,正确判断矛盾双方的性质是必要的,如一级电离通常大于二级电离,一级水解通常大于二级水解.弱酸及其对应盐、弱碱及其对应盐所形成的缓冲溶液中通常情况是电离强于水解,极少数例外 (如HCN及CN-).(3)联系的观点.事物是相互联系、相互影响,而不是孤立存在的.溶液的离子亦如此,要应用化学原理,准确判断离子之间的相互影响.比如:纯水中由水电离出的H+、OH-满足c(OH-〕=c(H+);若加入碱或酸,则碱或酸电离出的OH-、H+会抑制水的电离,而使c(H+〕水=c(OH-)水但数值减小;若加入可水解的盐,则因弱离子的水解消耗H+或OH-而促进水的电离,c(H+)水与c(OH-)水不再相等.象这样因为某种作用改变离子存在状况的例子很多.2.两种理论:(1)弱电解质的电离平衡理论①弱电解质的电离是微量的,电离消耗及电离产生的粒子是少量的,同时还应考虑水的电离.②多元弱酸的电离是分步的,主要是第一步电离.(2)水解平衡理论①弱酸根离子或弱碱阳离子由于水解而损耗.如NH4Cl溶液中,因NH4+水解损耗,所以c(Cl-)>c(NH4+)②弱酸根离子或弱碱阳离子的水解损失是微量的(双水解除外),因此水解生成的弱电解质及产生的H+(或OH-)也是微量的.但由于水的电离,所以水解后酸性溶液中c(H+)或碱性溶液中的c(OH-)问题大于水解产生的弱电解质的浓度.③多元弱酸根离子的水解是分步的,以第一步水解为主.④强碱弱酸酸式盐溶液中弱酸酸根离子既有电离又有水解,比较离子浓度时首先要认清其阴离子的电离程度和水解程度.a、若溶液显酸性,说明阴离子的电离程度>水解程度.b、若溶液显碱性,说明阴离子的电离程度<水解程度.⑤弱酸、弱碱与其对应盐的混合液(物质的量之比为1:1)a、一般规律是:酸、碱的电离程度>其对应盐的水解程度.CH3COOH~CH3COONa混合液呈酸性:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);NH3•H2O~NH4Cl混合液呈碱性:c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)b、特殊情况:HCN~NaCN混合液呈碱性:c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+)3.溶液中的几个守恒关系(1)电荷守恒:即所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数代数和为零.(2)物料守恒(原子守恒):即某种原子在变化过程(水解、电离)中数目不变.(3)质子守恒:即在纯水中加入电解质,最后溶液中[H+]与其它微粒浓度之间的关系式(由电荷守恒及质子守恒推出)。
高考总复习离子浓度的大小比较(基础)【高考展望】电解质溶液中离子浓度大小比较问题,是高考的“热点”之一。
多年以来全国高考化学试卷年年涉及这种题型,受到高考命题者的青睐。
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。
【方法点拨】解答此类题时必须有正确的思路,首先确定平衡溶液中的溶质,是单一溶质,还是含多个溶质;然后从宏观和微观上进行分析。
宏观上掌握解题的三个思维基点即抓住三大守恒:电荷守恒、物料守恒、质子守恒,并能做出相应的变形。
微观上抓住电离平衡、水解平衡,分清主次。
总的来说就是要先整体,后局部;先宏观,后微观;先定性,后定量。
【知识升华】一、电解质溶液中的守恒关系1.电荷守恒:⑴电荷守恒的含义:电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等.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做到: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。
专题讲解:电解质溶液中离子浓度大小比较【必备相关知识】一、电离平衡理论和水解平衡理论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。
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。
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。
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。
c(CO32-)>c(HCO3-)。
二、电荷守恒和物料守恒1.电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。
如NaHCO3溶液中:n(Na+)+n(H+)=n(HCO3-)+2n(CO32-)+n(OH-)推出:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)2.物料守恒:电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其它离子或分子等,但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。