“溶液中粒子浓度大小比较”题型的解题思路

2024-12-11桂洋洋

数理化解题研究·高中版 2024年12期

摘要：针对高中化学 “溶液中粒子浓度大小比较” 题型，详细阐述了单一溶液、混合溶液、不同溶液中同一离子以及缓冲溶液中粒子浓度大小比较的解题思路与方法.通过具体实例分析，帮助学生掌握此类题型的解题要点，提升解题能力，同时也为教师教学提供参考.

关键词：高中化学；粒子浓度；大小比较；解题思路

中图分类号：G632"" 文献标识码：A"" 文章编号：1008-0333（2024）34-0121-03

收稿日期：2024-09-05

作者简介：桂洋洋（1994—），男，安徽省芜湖人，本科，中学二级教师，从事化学教学研究.

在高中化学学习中，“溶液中粒子浓度大小比较” 是一个重要的知识点，也是高考常考内容.掌握该题型的解题思路和方法，对于学生理解溶液中的电离平衡、水解平衡等概念，以及运用化学原理解决实际问题具有关键意义[1].本文将结合高考要求，深入探讨不同类型溶液中粒子浓度大小比较的解题策略，助力学生提高化学学习水平.

1 单一溶液粒子浓度大小比较

单一溶液主要包括：强酸、强碱和不水解的盐；弱酸、弱碱（含多元弱酸）；能水解的盐，等等.分析离子浓度大小时，前两类主要考虑电离，第三类则需兼顾电离与水解.解题过程中还应分清主次，通常以溶质电离为主，溶剂水的电离微弱.在溶液中，弱酸、弱碱和水未电离的分子居多，已电离的极少.对于能水解的盐，未水解的弱酸根或弱碱根离子占多数，水解离子量少且水解程度微弱.多元弱酸需考虑第一步电离对后续电离的抑制，一般第一步以电离为主，后续电离程度渐弱.

例1 某酸的酸式盐NaHY水溶液中，HY-的电离程度小于HY-的水解程度，下列有关叙述当中正确的是（" ）.

A.H2Y的电离方程式为H2Y+H2OHY-+H3O+

B.在NaHY溶液中，离子浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（Y2-）＞c（HY-）＞c（OH-）＞c（H+）

C.在NaHY溶液中，离子浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（HY-）＞c（Y2-）＞c（OH-）＞c（H+）

D.HY-的水解方程式为HY-+H2O

H3O++Y2-

答案：A

解 A.某酸的酸式盐NaHY的水溶液中，HY-的电离程度小于HY-的水解程度，说明溶液显碱性，同时H2Y是弱电解质，电离方程式为H2Y+H2OHY-+H3O+，故A正确；

B.该盐溶液显碱性，则溶液中的离子浓度关系为c（Na+）＞c（HY-）＞c（OH-）＞c（H+）＞c（Y2-），故B错误；

C.根据B选项分析，C错误；

D.HY-的水解方程式为HY-+H2OH2Y+OH-，故D错误.答案选A.

2 混合溶液中各粒子浓度的比较

混合溶液中粒子浓度比较需考虑以下几点.首先，判断混合后发生的反应，确定新生成的物质及剩余的物质，如酸碱混合会发生中和反应，盐与酸或碱混合可能发生复分解反应；其次，分析各物质的电离和水解情况，强电解质完全电离，弱电解质部分电离且电离程度较小，同时，盐中的离子可能发生水解，要考虑水解程度的大小；最后，综合判断离子浓度大小，一般先确定主要离子，再考虑次要离子，注意电荷守恒等原则的运用.

例2 室温下，将两种浓度均为0.10 mol/L的溶液等体积混合，若溶液混合引起的体积变化可忽略，下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是（" ）.

A.NaHCO3-Na2CO3混合溶液（pH=10.30）：c（Na+）gt;c（CO2-3）gt;c（HCO-3）gt;c（OH-）

B.氨水-NH4Cl混合溶液（pH=9.25）：

c（NH+4）+c（H+）=c（NH3·HO）+c（OH- ）

C.CH3COOH-CH3COONa混合溶液（pH=4.76）∶c（Na+）gt;c（CH3COOH）gt;c（CH3COO-）gt;c（H+）

D.H2C2O4-NaHC2O4混合溶液（pH=1.68，H2C2O4为二元弱酸）：c（H+）+c（HC2O4）=c（Na+）+c（C2O2-4）+c（OH-）

答案：D

解析 A项：溶液呈碱性，说明CO2-3水解的程度大于HCO-3：电离的程度，因此c（HCO-3）gt;c（CO2-3），CO2-3的水解是微弱的，溶液中仍有大量的CO2-3，则c（CO2-3）gt;c（OH-），错误；

B项：由电荷守恒可知，c（NH+4）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH- ），元素质量守恒为 c（NH3·HO）+c（NH+4）=2c（Cl-），两式联立消去c（Cl-）可得c（NH+4）+2c（H+）=c（NH3·H2O）+2c（OH- ），错误；

C项：溶液呈酸性，说明CH3COOH电离的程度大于c（CH3COO- ）水解的程度，则溶液中微粒浓度关系为c（CH3COO- ）gt;c（Na+）gt;c（CH3COOH）gt;c（H+），错误；

D项：由电荷守恒知，c（H+）+c（Na+）=c（C2O2-4）+2c（HC2O-4）+c（OH-），由元素质量守恒知，2c（Na+） =c（C2O2-4）+c（HC2O-4）+c（H2C2O4），两式相减得c（H+）+ c（HC2O4）=c（Na+）+c（C2O2-4）+c（OH-），正确.

3 不同溶液中同一离子浓度的大小比较

不同溶液中同一离子浓度比较可按照先分类、后分析、再组合的解题思路完成解题.先分类：将不同物质按所比较的粒子的个数进行分类；后分析：分别分析各类物质溶液中其他粒子对所比较粒子水解平衡的影响，比较出相同物质的量浓度的同一类物质溶液中该粒子浓度大小：相互促进水解的盐＜单独水解的盐＜水解相互抑制的盐；再组合：将几种类别的物质按含有所比较粒子的个数进行组合排序，比较粒子浓度大小.

例3 现有①CH3COONa、②

ONa、③NH4NO3、④NH4HSO4、⑤NaNO3、⑥（NH4）2SO4六种溶液各0.2 mol/L，在室温相同的条件下，以下六种溶液的pH值由小到大的排列顺序正确的是（" ）.

A.④lt;⑥lt;③lt;⑤lt;①lt;②

B.⑥lt;④lt;①lt;③lt;⑤lt;②

C.④lt;⑤lt;⑥lt;①lt;③lt;②

D.②lt;①lt;⑤lt;③lt;⑥lt;④

答案：A

解析首先，将待测溶液划分为三个类别：酸性组、中性组和碱性组.酸性组包括③NH4NO3、④NH4HSO4、⑥（NH4）2SO4；中性组则只有⑤NaNO3；碱性组则包含①CH3COONa、②ONa

.在酸性组中，④NH4HSO4作为强酸的酸式盐，其酸性最为强烈.相比之下，⑥（NH4）2SO4中的铵根离子浓度要高于③NH4NO3，因此其酸性也相对更强一些（但弱于④NH4HSO4）.碱性组，知道CH3COOH（乙酸）的酸性要强于苯酚，因此苯酚钠溶液的碱性就会弱于①CH3COONa.综合以上分析，可以得出六种溶液的pH值由小到大的排列顺序大致为：④NH4HSO4＜ ⑥（NH4）2SO4＜③NH4NO

3＜⑤NaNO3＜①CH3COONa＜②ONa，故答案选A.

4 缓冲溶液中的粒子浓度大小比较

缓冲溶液对溶液的酸度具有稳定作用的溶液.当该溶液中加入少量强酸或强碱，稍加稀释时，溶液的pH基本上不变[2].在比较此类溶液中粒子浓度大小时，可根据缓冲溶液的组成和性质，推断出溶液中的粒子浓度关系.一般来说，共轭酸的浓度与共轭碱的浓度相差不大，且二者的浓度之和远大于溶液中氢离子或氢氧根离子的浓度.随后，利用电荷守恒、物料守恒等原理，结合缓冲溶液的组成和性质，可以列出等式或不等式，通过比较和计算得出溶液中各粒子的浓度大小关系.在解题过程中，需要注意溶液的电中性原则和缓冲溶液的组成特点，以及各粒子之间的转化关系.

例4 缓冲溶液是指加少量水稀释或外加少量酸、碱，自身pH不发生显著变化的溶液.1 L含1 mol乳酸（HLac）和1 mol乳酸钠（NaLac）的溶液就是一种缓冲溶液，该溶液的pH为3.85.图1是该缓冲溶液的pH随通入HCl（g）或加入NaOH（s）的物质的量变化的示意图（溶液体积保持1 L），已知lg3=0.48.下列说法错误的是（" ）.

A.通过计算可得出，a点溶液的pH值约为3.37

B.根据图像可以判断，b点溶液已失去缓冲能力

C.该缓冲溶液中：2c（HLac）+c（H+）=2c（Lac-）+c（OH-）

D.当加入NaOH，且横坐标为0.5时，溶液中：

c（Na+）＜c（Lac-）

答案：C

解析 A项：1 L含1 mol乳酸和1 mol乳酸钠的溶液中乳酸和乳酸钠浓度相同，c（HLac）和

c（NaLac）几乎相等，乳酸Ka=10-3.85，当通入0.5 mol HCl，溶质是1.5 mol乳酸和0.5 mol的乳酸钠，此时（Lac-）（HLac）=13，K=10-3.85=13c（H+），c（H+）=3×10-3.85mol/L.pH=3.37，故A正确.

B项：由图中曲线可知，b点溶质为2 mol乳酸钠，加入氢氧化钠pH明显发生改变，此时失去了缓冲能力，故B正确;C项：混合后电荷守恒：c（H+）+

c（Na+）=c（Lac-）+c（OH-），物料守恒：此缓冲液中存在c（HLac）+2c（H+）=c（Lac-）+2c（OH-），故C错误;D项：当加入NaOH，且横坐标为0.5时，溶质0.5 mol乳酸和1.5 mol的乳酸钠，若不考虑乳酸电离和乳酸根的水解，c（Na+）=

c（Lac-），而此时溶液呈酸性，乳酸的电离大于乳酸根的水解，故溶液中c（Lac-）会增大，或结合电荷守恒、溶液呈酸性可知c（Na+）＞c（Lac-），故D正确.

5 结束语