溶液中离子浓度计算的一种好方法——电中性原理法

陕西 王志刚

在高中化学教学中，溶液中离子浓度计算问题，是教师教学及学生学习的重点与难点，通常教师讲了很多，学生听得云里雾里，教学效果事倍功半。针对这一教学现象，笔者经过深入思考，提出一种通用方法“电中性原理法”。该解题原理简单，计算过程简洁，在教学实践中，学生经过简单的理论学习，辅之以必要的专题训练，便可以很快掌握方法并应用于复习备考，教学效果良好。

电中性原理:溶液中阳离子带正电荷总数=阴离子带负电荷总数 要点:把溶液中存在的阴阳离子的物质的量或浓度都表示出来

一、混合溶液中离子浓度的计算问题

例1.把500 mL含有BaCl2和KCl的混合溶液分成 5等份，取一份加入含amol硫酸钠的溶液，恰好使钡离子完全沉淀；另取一份加入含bmol硝酸银的溶液，恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为

( )

A.0.1(b-2a) mol·L-1B.10(2a-b) mol·L-1

C.10(b-a) mol·L-1D.10(b-2a) mol·L-1

【解析】100 mL溶液中：

①阳离子：Ba2+(amol)、K+(xmol)

②阴离子：Cl-(bmol)

应用电中性原理：a×2+x×1=b×1

解之：x=b-2a

【答案】D

练习1.把VL含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份，一份加入含amol NaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁；另一份加入含bmol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。原混合溶液中钾离子的浓度为

( )

【答案】D

二、图象题中离子浓度的计算问题

例2.NaOH、MgCl2、AlCl3的混合物溶于H2O后，加入0.5 mol·L-1的稀盐酸溶液，沉淀的生成量与盐酸的体积关系变化曲线如图1所示：

图1

求：

(1)n(MgCl2)=；n(AlCl3)=。

(2)则混合物中NaOH的质量是g。

【解析】特殊点B点时溶液中：

①阳离子：Na+(xmol)

②阴离子：Cl-

由电中性原理可得出：

n(Na+)=n(Cl-)=2n(MgCl2)+3n(AlCl3)+n(HCl)=2×0.01 mol+3×0.01 mol+0.5×0.03=0.065 mol

故m(NaOH)=n(NaOH)×M(NaOH)=0.065 mol×40 g·mol-1=2.6 g

【答案】(1)0.01 mol 0.01 mol (2)2.6

练习2.将一定质量的镁铝合金全部溶解在500 mL盐酸中(体积变化忽略不计)，取10 mL反应后的溶液，用1 mol·L-1NaOH溶液滴定，图象如图2所示，则c(HCl)=。

图2

【答案】1.4 mol·L-1

(提示：可先研究特殊点b点溶液中的阳离子、阴离子，然后进行计算)

三、综合题型中离子浓度的计算问题

( )

A.0.025 mol·L-1B.0.050 mol·L-1

C.0.10 mol·L-1D.0.25 mol·L-1

【解析】白色沉淀恰好不再溶解时溶液中：

①阳离子：Na+(0.25 mol·L-1×0.1 L=0.025 mol)

【答案】A

练习3.取Na2CO3、NaHCO3和Na2SO4的混合物溶液1 L与250 mL 1.000 mol·L-1盐酸反应，已知盐酸过量，生成2.016 L CO2(标准状况)，然后加入500 mL 0.100 mol·L-1Ba(OH)2溶液，得到沉淀的质量为2.33 g，溶液中过量的碱用10 mL 1.000 mol·L-1盐酸恰好完全中和。则原混合物中c(Na2CO3)=，c(NaHCO3)=。

【答案】0.07 mol·L-10.02 mol·L-1

(提示：Na2SO4为0.01 mol，抓住最终溶液中阳离子为Na+、Ba2+，阴离子为Cl-，根据电中性原理列出方程式，可避免较繁琐方程式的运算)