离子浓度大小比较题的突破——以CH3C O OH与N a OH中和反应分析为例

湖南 龙 威

离子浓度大小比较题的突破
——以CH3C O OH与N a OH中和反应分析为例

湖南 龙 威

高考化学中对水溶液中离子浓度大小的比较，是很多考生非常头痛的难题之一。由于许多学生在学习选修四时没有完全掌握电离和水解的过程，特别是对众多离子存在时的浓度大小判断慌乱无措，成为高考化学的重要障碍。想要从容面对这类试题的解答，只有抓住核心规律，认真分析其过程，方能力克难题。

解决这类问题的基本原则为：①先分析反应完成后溶液的成分。②分析反应中存在哪些过程，且相对程度的大小，以确定溶液的酸碱性。③充分利用电荷守恒和物料守恒来进行判断。其具体过程还得从CH3C O OH与N a OH中和的例子说起。

一、中和过程的核心知识解读

以CH3C O OH滴加到N a OH溶液中为例，分析不同离子的浓度在反应过程中的变化关系。CH3C O OH刚滴入到N a OH溶液时，发生反应CH3C O OH＋N a OH CH3C O ON a＋H2O，导致OH－浓度降低，此时有c（N a＋）＞c（OH－），随着CH3C O OH的不断滴加，CH3C O O－浓度不断增大，会赶上或超过OH－浓度，也会赶上或超过N a＋浓度，即离子浓度的大小会出现以下7种情况：

若是N a OH滴加到CH3C O OH溶液中，反应过程中离子浓度的大小，则会按上述表达式反向出现，即先出现⑦，再出现⑥等。常温下，上述表达式中，①②③三种情况的溶液的pH＞7，溶液呈碱性；第④种情况的溶液的pH＝7，溶液呈中性；⑤⑥⑦三种情况的溶液的pH＜7，溶液呈酸性，随着酸的不断增加，H＋的浓度会有赶超N a＋的趋势。

二、特殊情况的分析

上例中第④种情况的离子浓度大小比较得出的依据是电荷守恒，此处有些学生容易与N a OH、CH3C O OH恰好完全反应混淆。恰好完全反应是指N a OH、CH3C O OH两者等物质的量时的反应，此时溶质为CH3C O ON a，由于CH3C O O－的水解，溶液呈碱性；当溶液呈中性时，此时CH3C O OH稍过量，即n（CH3C O OH）＞n（N a OH）。

当N a OH、CH3C O OH两者反应溶液呈酸性时，有两种反应情况在试题中经常出现：

【解题要领】一抓反应前两者物质的量大小，判断何剩余；二抓何剩余显何性，电离远大于水解；三抓最大和最小，再推导中间；四抓反复检查，对比分析。

三、典型试题分析

例1 下图为向2 5m L 0.1m o l／L N a OH溶液中逐滴滴加0.2m o l／L C H3C O OH溶液过程中溶液pH的变化曲线：

（1）在A B区间内，c（OH－）＞c（H＋），则c（OH－）与c（CH3C O O－）的大小关系是（ ）

A.c（OH－）一定大于c（CH3C O O－）

B.c（OH－）一定小于c（CH3C O O－）

C.c（OH－）一定等于c（CH3C O O－）

D.c（OH－）可能大于、小于或等于c（CH3C O O－）

（2）在D点时，溶液中c（CH3C O O－）＋c（CH3C O OH）________（填“＞”“＜”或“＝”）2c（N a＋）。

【答案】（1）D （2）＝

【解析】（1）随着CH3C O OH的不断增加，溶液由碱性逐渐变弱，最终变成酸性，从而pH的变化在图中显示，特别注意B点指的是溶液中和后pH＝7即显中性的情况，恰好完全反应点应该在B点前。根据上述文中规律可知，OH－会不断减少，而CH3C O O－会不断增多，所以只能是D选项的情况。（2）D点是等体积混合的点，其CH3C O OH的总物质的量是N a OH的总物质的量的2倍，所以，这个关系是等于。此题在未理解其过程时看似很难，其实很简单。

例2 常温下，用0.1 0 m o l·L－1N a OH溶液滴定2 0.0 0m L 0.1 0m o l·L－1CH3C O OH溶液所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）

A.点①所示溶液中：

c（CH3C O O－）＋c（OH－）＝c（CH3C O OH）＋c（H＋）

B.点②所示溶液中：

c（N a＋）＝c（CH3C O OH）＋c（CH3C O O－）

C.点③所示溶液中：

c（N a＋）＞c（OH－）＞c（CH3C O O－）＞c（H＋）

D.滴定过程中可能出现：

c（CH3C O OH）＞c（CH3C O O－）＞c（H＋）＞c（N a＋）＞c（OH－）

【答案】D

【解析】本题是例1的过程变形，就是在弱酸中加入强碱，其中点①点是加入碱是酸的一半，点②是完全中和pH＝7的点，点③是恰好完全反应的点。A选项的难度还是很大的，如果是电荷守恒，应该写成c（CH3C O O－）＋c（OH－）＝c（N a＋）＋c（H＋）；如果是CH3C O OH水溶液的质子守恒，应该写成c（CH3C O O－）＋c（OH－）＝c（H＋），很显然由于CH3C O OH的电离会使它本身的浓度低于N a＋的浓度，如A选项的关系应该是小于。B选项中不遵循物料守恒，要使得溶液呈中性，c（N a＋）＜c（CH3C O OH）＋c（CH3C O O－）。C选项中恰好反应的情况中有c（OH－）＜c（CH3C O O－），因为此时的OH－是由于CH3C O O－水解得到，水解过程毕竟是微小的。D选项中的结果是可能出现的，当加入的碱是微量的时候，正是D所述的关系。

【总结】我们应该学会分析中和过程中的几个点，明白酸碱性和离子大小浓度的决定因素，方能看穿其中的大小关系。

【自我巩固训练】

1.常温下，向1 0m L 0.1m o l·L－1N a OH溶液中逐滴加入0.1m o l·L－1醋酸溶液，所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是（ ）

A.pH＝7时，所加醋酸溶液的体积为1 0m L

B.pH＜7时，溶液中：c（CH3C O O－）＞c（N a＋）

C.7＜pH＜1 3时，溶液中：c（N a＋）＞c（CH3C O O－）＞c（OH－）＞c（H＋）

D.继续滴加0.1m o l·L－1醋酸溶液，溶液pH可以变为1

2.向体积Va的0.0 5m o l·L－1CH3C O OH溶液中加入体积为Vb的0.0 5 m o l·L－1N a OH溶液，下列关系错误的是（ ）

A.Va＞Vb时：c（CH3C O OH）＋c（CH3C O O－）＞c（N a＋）

B.Va＝Vb时：c（CH3C O OH）＋c（H＋）＝c（OH－）

C.Va＜Vb时：c（CH3C O O－）＞c（N a＋）＞c（OH－）＞c（H＋）

D.Va与Vb任意比时：c（N a＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（CH3C O O－）

3.在1 0m L 0.1m o l·L－1N a OH溶液中加入同体积、同浓度CH3C O OH溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是（ ）

4.在2 5℃时将pH＝3的CH3C O OH溶液与pH＝1 1的N a OH溶液等体积混合后，下列关系正确的是（ ）

5.按照下列提示填空：

（1）将等体积等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液呈________（填“酸性”“中性”或“碱性”），溶液中c（N a＋）_______（填“＞”“＝”或“＜”）c（CH3C O O－）。

（2）pH＝3的醋酸和pH＝1 1的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈________（填“酸性”“中性”或“碱性”），溶液中c（N a＋）_______（填“＞”“＝”或“＜”）c（CH3C O O－）。

（3）物质的量浓度相同的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等，则混合后溶液呈________（填“酸性”“中性”或“碱性”），醋酸体积________（填“＞”“＝”或“＜”）氢氧化钠溶液体积。

（4）将mm o l／L的醋酸和nm o l／L的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液的pH＝7，则醋酸溶液中c（H＋）________氢氧化钠溶液中c（O H－），m与n的大小关系是m________n。（填“＞”“＝”或“＜”）

【答案】1.B 2.C 3.A 4.A

5.（1）碱性 ＞ （2）酸性 ＜ （3）中性 ＞（4）＜ ＞

【温馨提示】比较离子浓度大小的问题要多次用到假设法、反证法，灵活运用反向思维来推导结论，往往能迅速发现答案是否合理，加强练习，考试成绩会迅速提升。

（作者单位：湖南省湘乡市湖铁中学）