高中化学三大守恒

溶液中离子浓度大小比较归类解析

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;

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：cNH3·H2O＞cOH-＞cNH4+＞cH+;

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：cH2S ＞cH+＞cHS-＞cOH-;

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：

cNa+＞cHCO3-;

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cH+或碱性溶液中的cOH-总是大于水解产生的弱电解质的浓度；例如NH42SO4溶液中微粒浓度关系：

cNH4+＞cSO42-＞cH+＞cNH3·H2O＞cOH-;

3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溶液中水解平衡为：CO32-+H2OHCO3-+OH-,H2O+HCO3-H2CO3+OH-,所以溶液中部分微粒浓度的关系为：cCO32-＞cHCO3-;

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：nNa+＋nH+＝nHCO3-＋2nCO32-＋nOH-推出：

cNa+＋cH+＝cHCO3-＋2cCO32-＋cOH-

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;如NaHCO3溶液中nNa+：nc＝1：1,推出：cNa+＝cHCO3-＋cCO32-＋cH2CO3

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：cOH-=cH++cHCO3-+2cH2CO3;

如醋酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将钠离子消掉可:cOH-=cH++cCH3COOH;

规律总结正确的思路：

常见题型

一、溶质单一型 ※※关注三个守恒

1.弱酸溶液：

例1在0.1mol/L的H2S溶液中,下列关系错误的是

A.cH+=cHS-+cS2-+cOH- B.cH+=cHS-+2cS2-+cOH-

C.cH+＞cHS-+cS2-+cOH- D.cH2S+cHS-+cS2-=0.1mol/L

分析：由于H2S溶液中存在下列平衡：H2S H++HS-,HS-H++S2-,H2OH++OH-,根据电荷守恒得cH+=cHS-+2cS2-+cOH-,由物料守恒得cH2S+cHS-+cS2-=0.1mol/L,所以关系式错误的是A项;

注意：解答这类题目主要抓住弱酸的电离平衡;

2.弱碱溶液：

例2室温下,0.1mol/L的氨水溶液中,下列关系式中不正确的是

A. cOH-＞cH+

H3·H2O+cNH4+=0.1mol/L

H4+＞cNH3·H2O＞cOH-＞cH+ D.cOH-=cNH4++cH+

分析：由于氨水溶液中存在一水合氨的电离平衡和水的电离平衡,所以所得溶液呈碱性,根据电荷守恒和物料守恒知BD正确,而一水合氨的电离是微量的,所以C项错误,即答案为C项;

3.强酸弱碱盐溶液：

例3在氯化铵溶液中,下列关系正确的是

l-＞cNH4+＞cH+＞cOH- H4+＞cCl-＞cH+＞cOH-

H4+＝cCl-＞cH+＝cOH- l-＝cNH4+＞cH+＞cOH- 分析：由于氯化铵溶液中存在下列电离过程：NH4Cl=NH4++Cl-,H2OH++OH-和水解过程：NH4++H2OH++NH3·H2O,由于NH4+水解被消耗,所以cCl-＞cNH4+,又因水解后溶液显酸性,所以cH+＞cOH-,且水解是微量的,所以正确的是A项;注意：解答这类题时主要抓住弱碱阳离子的水解,且水解是微量的,水解后溶液呈酸性;

4.强碱弱酸盐溶液：

例4在Na2S溶液中下列关系不正确的是

A． cNa+ =2cHS－ +2cS2－ +cH2S B．cNa+ +cH+=cOH－+cHS－+2cS2－

C．cNa+＞cS2－＞cOH－＞cHS－ D．cOH－=cHS－+cH++cH2S

解析：电荷守恒：cNa+ +cH+=cOH－+cHS－+2cS2－；

物料守恒：cNa+ =2cHS－ +2cS2－ +2cH2S；

质子守恒：cOH－=cHS－+cH++2cH2S,选A D

5.强碱弱酸的酸式盐溶液：

例52004年江苏卷草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性,在0.1mol/LKHC2O4溶液中,下列关系正确的是CD

A．cK++cH+=cHC2O4-+cOH-+ cC2O42- B．cHC2O4-+ cC2O42-=0.1mol/L

C．cC2O42-＞cH2C2O4 D．cK+= cH2C2O4+ cHC2O4-+ cC2O42-

分析：因为草酸氢钾呈酸性,所以HC2O4-电离程度大于水解程度,故cC2O42-＞cH2C2O4;又依据物料平衡,所以D．cK+= cH2C2O4+ cHC2O4-+ cC2O42-正确,又根据电荷守恒：cK++cH+=cHC2O4-+cOH-+2cC2O42-,所以综合上述C、D正确;

练习：

1、2001年全国春招题在0.1mol·L-1 Na2CO3溶液中,下列关系正确的是 ;

A．cNa+＝2cCO32- B．cOH-＝2cH+

C．cHCO3-＞cH2CO3 D．cNa+＜cCO32-＋cHCO3-

2、在0.1mol/L的NaHCO3溶液中,下列关系式正确的是

a+＞cHCO3-＞cH+＞cOH- a+=cHCO3-＞cOH-＞cH+

a++cH+＝cHCO3-+cOH-+2cCO32- a+＝cHCO3-+cCO32-+cH2CO3

3、 已知某温度下0.1mol·L－1的NaHB强电解质溶液中cH＋＞cOH－,则下列有关说法或关系式一定正确的是

①HB－的水解程度小于HB－的电离程度；②cNa+=0.1mol·L－1 ≥cB2－； ③溶液的pH=1；④cNa+=cHB－+2cB2－+cOH－;

A．①② B．②③ C．②④ D．①②③

4、2006江苏1、下列叙述正确的是

A．0.1mol·L－1氨水中,cOH-=cNH4+

B．10 mL 0.02mol·L－1HCl溶液与10 mL 0.02mol·L－1BaOH2溶液充分混合,若混合后溶液的体积为20 mL,则溶液的pH=12

C．在0.1mol·L－1CH3COONa溶液中,cOH-=cCH3COOH＋cH+

D．0.1mol·L－1某二元弱酸强碱盐NaHA溶液中,cNa+=2cA2-＋cHA-＋cH2A

5、05上海14、叠氮酸HN3与醋酸酸性相似,下列叙述中错误的是

A、HN3水溶液中微粒浓度大小顺序为：cHN3>cH+>cN3¯>cOH¯

B、HN3与NH3作用生成的叠氮酸铵是共价化合物

C、NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为：cNa+>cN3¯ >cOH¯>cH+

D、N3¯与CO2含相等电子数

二、两种电解质溶液混合后离子浓度大小的比较

关注混合后溶液的酸碱性

混合后溶液的酸碱性取决于溶质的电离和水解的情况,一般判断原则是：若溶液中有酸或碱存在,要考虑酸和碱的电离,即溶液相应地显酸性或碱性；若溶液中的溶质仅为盐,则考虑盐水解情况；对于特殊情景要按所给的知识情景进行判断;

1、两种物质混合不反应：

例：用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液,已知其中CCH3COO-＞CNa+,对该混合溶液的下列判断正确的是

A.CH+＞COH- H3COOH＋CCH3COO-＝0.2 mol/L

H3COOH＞CCH3COO- H3COO-＋COH-＝0.2 mol/L

点拨 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CCH3COO-＞CNa+,根据电荷守恒CCH3COO-＋COH-＝CNa+＋CH+,可得出COH-＜CH+;说明混合溶液呈酸性,进一步推测出0.1mol/L的CH3COOH和0.1mol/L的CH3COONa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;根据物料守恒,可推出B是正确的;

练习1、现有NH4Cl和氨水组成的混合溶液C填“>”、“<”或“=” ①若溶液的pH=7,则该溶液中CNH4＋ CCl－；

②若溶液的pH>7,则该溶液中CNH4＋ CCl－；

③若CNH4＋< CCl－,则溶液的pH 7;

练习2、CH3COOH与CH3COONa等物质的量混合配制成稀溶液,pH值为4.7,下列说法错误的是

A、CH3COOH的电离作用大于CH3COONa的水解作用

B、CH3COONa的水解作用大于CH3COOH的电离作用

C、CH3COOH的存在抑制了CH3COONa的水解

D、CH3COONa的存在抑制了CH3COOH的电离

2、两种物质恰好完全反应

例2003年上海高考题在10ml 0.1mol·L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc溶液,反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是 ;

A．cNa+＞cAc-＞cH+＞cOH- B．cNa+＞cAc-＞cOH-＞cH+

C．cNa+＝cAc-＋cHAC D．cNa+＋cH+＝cAc-＋cOH-

解析由于混合的NaOH与HAc物质的量都为1×10-3mol,两者恰好反应生成NaAc,等同于单一溶质,故与题型①方法相同:

由于少量Ac-发生水解：Ac- + H2OHAc+ OH-,故有cNa+＞cAc-＞cOH-＞cH+,根据物料守恒C正确,根据电荷守恒D正确,A错误,故该题选项为A;

练习：100 mL 0.1 mol·L-1 醋酸与50 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液混合,在所得溶液中

A、cNa+＞cCH3COO-＞cOH-＞cH+ B、cNa+＞cCH3COO-＞cH+＞cOH-