电解质溶液中离子浓度关系巧突破

◇ 甘肃 张世华

在教学过程中,我们发现学生总是存在一些问题,其中突出的问题有：1)思维无序．这是导致学生失分的主要原因．2)思维僵化．对所学知识掌握不到位,接受新信息的能力差．3)数学计算能力差．对于这些问题,主要的解决步骤是：1)理清考点．2)分析步骤．根据题意,先找出溶液中溶质成分以及量的关系；再写出溶质、溶剂的电离方程式以及可水解的盐提供的弱离子的水解方程式．3)吸收精华,快速解答．

1 以文字叙述展示信息

例1(2019年江苏卷)室温下,反应HCO－3＋H2O⇌H2CO3＋OH－的平衡常数K＝2.2×10－8．将NH4HCO3溶液和氨水按一定比例混合,可用于浸取废渣中的Zn O．若溶液混合引起的体积变化可忽略,室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是( )．

A．0.2mol·L－1氨水：

B．0.2 mol·L－1NH4HCO3溶液 (p H＞7)：c(NH＋4)＞c(HCO－3)＞c(H2CO3)＞c(NH3·H2O)

C．0.2mol·L－1氨水和0.2mol·L－1NH4HCO3溶液等体积混合：c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO2－3)

D．0.6mol·L－1氨水和0.2mol·L－1NH4HCO3溶液等体积混合：c(NH3·H2O)＋c(CO2－3)＋c(OH－)＝0.3mol·L－1＋c(H2CO3)＋c(H＋)

分析选项A溶质为 NH3·H2O,属于弱碱,部分电离,氨水中存在的电离平衡有NH3·H2O⇌NH＋4＋OH－,H2O⇌H＋＋OH－,所以c(OH－)＞c(NH＋4),选项A错误；选项B溶质属于可水解的盐,溶液中既存在溶质溶剂的电离,又存在HCO－3和NH＋4的水解,其溶液显碱性,说明HCO－3的水解大于NH＋4的水解,但水解是微弱的,所以c(NH＋4)＞c(HCO－3)＞c(H2CO3)＞c(NH3·H2O),选项B正确；选项C、D属于混合溶液的问题,但两溶质不反应,根据物料守恒,n(N)∶n(C)＝2∶1,则有c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝2[c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(C)],选项C错误；根据物料守恒,n(N)∶n(C)＝4∶1,则有c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝4[c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO)],学生在此受思维僵化和运算能力的限制,就止步不前了．实际上,此处还隐含另外两个物料守恒的变形：c(H2CO3)＋c(HCO－3)＋c(CO)＝0.1mol·L－1和c(NH＋4)＋c(NH3·H2O)＝0．4mol·L－1,分别变形得c(HCO－3)＝0.1mol·L－1－c(H2CO3)－c(CO)；c(NH＋4)＝0.4 mol·L－1－c(NH3·H2O),将其代入电荷守恒式c(NH＋4)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋2c(CO2－3)＋c(OH－)就可得c(NH3·H2O)＋c(OH－)＋c(CO)＝c(H＋)＋c(H2CO3)＋0.3mol·L－1,选项D正确．

2 结合图象考查离子浓度

例2常温下,向20m L0.05mol·L－1的某稀酸H2B溶液中滴入0.1mol·L－1氨水,溶液中由水电离出的c(H＋)随滴入氨水体积变化如图1所示,下列分析正确的是( )．

图1

A．F点溶液中c(NH＋4)＝2c(B2－)

B．Na HB溶液可能为酸性,也可能为碱性

C．E点溶液中离子浓度大小关系为D．A、B、C三点溶液的p H逐渐减小,D、E、F三点溶液的p H逐渐增大

分析从起点A分析可知,此时溶液中溶质只有H2B,故溶液中OH－只由水提供,此时c水(OH－)＝c水(H＋)＝c溶液(OH－)＝10－13mol·L－1,故c溶液(H＋)＝10－1mol·L－1＝0.05×2 mol·L－1,由此可判断出H2B为二元强酸,Na HB为二元强酸的酸式盐,其水溶液显酸性,选项B错误．D点水的电离程度最大,故该点酸碱刚好完全中和,溶质为(NH4)2B；F点溶液中溶质为(NH4)2B和NH3·H2O,溶液中的H＋只由水提供,由图可见,此时c水(H＋)＝10－7mol·L－1＝c溶液(H＋),溶液呈中性,据电荷守恒,有c(NH＋4)＋c(H＋)＝2c(B2－)＋c(OH－),选项A正确．E点溶液呈酸性,c(H＋)＞c(OH－),选项C错误．从A点到F点,一直在加碱,故p H一直呈增大趋势,选项D错误．