NaHCO3溶液中微粒浓度 2011年高考亮点――溶液中微粒浓度大小比较
时间：2020-02-23 07:25:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
电解质溶液中微粒浓度大小比较问题，是高考的“热点”之一。这种题型考查的知识点多，灵活性和综合性较强，有较好的区分度，能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、电离度、水的电离、pH值、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度及对这些知识的综合运用能力。下面结合2011年高考试题对相关的规律与解题方法进行全面总结，希望对同学们的复习有所帮助。
一、比较微粒浓度大小所涉及的基本理论
1.电离理论
一般来说，弱电解质的电离程度不是很大，所以电离出的离子浓度相对较小。一元弱酸和一元弱碱的电离一步进行，多元弱酸的电离分步进行，且电离程度逐步减小。在比较离子浓度大小时，还要考虑到水有极其微弱的电离，对H+和OH-浓度有影响，如CH3COOH溶液中c(H+)>c(CH3COO-)>c(OH-),而H2S溶液中c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-)。而电解质相对越弱，电离程度就越小，如等浓度的CH3COOH和HF，因HF更难电离，所以CH3COOH溶液中H+浓度稍大。
2.水解理论
盐所电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子的水解程度不是很大，所以水解出的离子浓度也相对较小。(1)水解生成的弱电解质(弱酸或弱碱)越弱，水解程度就越大，如同浓度的NaX、NaY、NaZ，若酸性HX>HY>HZ，则X-、Y-、Z-水解程度依次增大，盐溶液中OH-浓度依次增大。(2)多元弱酸的正盐溶液分步水解，且水解程度逐步减弱，如Na2CO3溶液中CO2-3分步水解，则有c(Na+)>c(CO2-3)>c(OH-)>c(HCO-3)>c(H+)。(3)条件相同时，同种酸的正盐水解程度大于酸式盐的水解程度。如Na2CO3溶液中CO2-3的水解程度大于NaHCO3溶液中HCO-3的水解程度，当它们同浓度时，Na2CO3溶液的碱性较强。(4)相互促进水解的盐溶液，其水解程度大于单水解的盐溶液的水解程度、大于相互抑制的盐溶液的水解程度。如三种不同铵盐的水解程度：(NH4)2CO3>NH4Cl>(NH4)2Fe(SO4)2。(5)外加酸、碱、盐会引起水解平衡的移动，导致某些离子浓度发生改变，应根据具体情况进行具体分析。
二、比较微粒浓度大小所涉及的三大守恒规律
1.电荷守恒规律
在电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液总是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数，也就是所谓的电荷守恒。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO-3、CO2-3、OH-，它们存在如下关系：c(Na+)+c(H+)=c(HCO-3)+c(OH-)+2c(CO2-3)。
2.物料守恒规律
在电解质溶液中，由于某些粒子发生电离或水解，粒子种类增加，但某些关键性的原子总是守恒的。如0.1mol・L-1H2S溶液中，H2S、HS-都电离，S元素以H2S、HS-、S2-形式存在，它们之间有以下守恒：c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1mol・L-1；Na2CO3溶液中，CO2-3、HCO-3都水解，C元素以CO2-3、HCO-3、H2CO3形式存在，它们之间有如下守恒：1/2c(Na+)=c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(H2CO3)。
3.质子守恒规律
盐的水解促进水的电离，但不论H+、OH-以何种形式存在，水电离出的H+总数一定等于水电离出的OH-总数，即质子守恒。如Na2CO3溶液中有：CO2-3+H2OHCO-3+OH-、HCO-3+H2OH2CO3+OH-、H2OH++OH-，所以有以下关系：c(OH-)=c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)。
三、比较微粒浓度大小的常见题型与应对策略
1.单一电解质溶液中微粒浓度相对大小的比较
(1)仅牵扯到水解或电离的电解质溶液，可依据水解或电离的有关规律进行判断。如NH3・H2O溶液中，离子浓度大小关系为c(OH-)>c(NH+4)>c(H+)；NH4Cl溶液中，离子浓度大小关系为c(Cl-)>c(NH+4)>c(H+)>c(OH-)。
(2)既有水解又有电离的单一电解质溶液。符合这种情况的仅有弱酸的酸式盐溶液。比较时，则要分析弱酸的酸式酸根离子的水解程度和电离程度的相对大小。
a.电离程度大于水解程度的电解质常见的有NaHSO3、NaH2PO4，它们的水溶液显酸性。如NaHSO3溶液中存在HSO-3H++SO2-3、HSO-3+H2OH2SO3+OH-，而前者程度较大，所以各离子浓度大小关系为c(Na+)>c(HSO-3)>c(H+)>c(SO2-3)>c(OH-）。
b.水解程度大于电离程度的电解质常见的有NaHS、NaHCO3、Na2HPO4，它们的水溶液显碱性。如NaHS溶液中存在HS-H++S2-、HS-+H2OH2S+OH-，而后者程度较大，所以各离子浓度大小关系为c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-）。
例1 （2011广东，11）对于0.1mol・L-1Na2SO3溶液，正确的是（ ）
A.升高温度，溶液的pH降低
B.c（Na+）=2c（SO2-3）+c（HSO-3）+c（H2SO3）
C.c（Na+）+c（H+）=2c（SO2-3）+2c（HSO-3）+c（OH-）
D.加入少量NaOH固体，c（SO2-3）与c（Na+）均增大
解析：本题考查盐类水解及外界条件对水解平衡的影响和溶液中微粒浓度大小的判断。Na2SO3属于强碱弱酸盐，水解显碱性，方程式为SO2-3+H2OHSO-3+OH-、HSO-3+H2OH2SO3+OH-。因为水解吸热，所以升高温度有利于水解，碱性会增强，A不正确；加入少量NaOH固体，c（OH-）增大，抑制水解，所以c（SO2-3）增大，D正确；由物料守恒知钠原子个数是硫原子的2倍，因此有c（Na+）=2c（SO2-3）+2c（HSO-3）+2c（H2SO3），B不正确；由电荷守恒知c（Na+）+c（H+）=2c（SO2-3）+c（HSO-3）+c（OH-），C不正确。答案为D。
点评：本题中的Na2SO3为强碱弱酸盐，解答这类题目时要抓住弱酸阴离子的水解，且水解是微量的，水解后溶液呈碱性。对于单一电解质溶液中微粒浓度相对大小的比较，主要包括五大类：①弱酸溶液，解答这类题要抓住弱酸的电离平衡；②弱碱溶液，解答这类题要抓住弱碱的电离平衡；③强酸弱碱盐溶液，解答这类题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，解答这类题要抓住弱酸阴离子的水解，且水解是微量的，水解后溶液呈碱性；⑤强碱弱酸的酸式盐溶液，解答这类题要抓住弱酸阴离子的水解和电离程度的比较。
跟踪练习1 在氯化铵溶液中，下列关系正确的是（ ）
A.c(Cl-)＞c(NH+4)＞c(H+)＞c(OH-)
B.c(NH+4)＞c(Cl-)＞c(H+)＞c(OH-)
C.c(NH+4)=c(Cl-)＞c(H+)=c(OH-)
D.c(Cl-)=c(NH+4)＞c(H+)＞c(OH-)
2.混合溶液中微粒浓度相对大小的比较
关于溶液中微粒浓度大小的比较，近年常考的题型是能水解的盐与其对应的弱酸或弱碱等浓度的混合后溶液中微粒浓度大小的比较。比较时，要先分析水解程度和电离程度的相对大小。
a.电离为主的有：CH3COONa和CH3COOH等浓度混合，因电离程度大于水解程度，所以溶液显酸性；NH4Cl和NH3・H2O等浓度混合时，因电离程度大于水解程度而导致溶液显碱性。如前者混合溶液中离子浓度大小关系为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。
b.水解为主的有：NaClO和HClO等浓度混合，因水解程度大于电离程度，所以溶液显碱性；NaCN和HCN等浓度混合，因水解程度大于电离程度而导致溶液也显碱性。如前者混合溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+）。
例2 （2011上海，19）常温下，用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液，关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是（ ）
A．b不可能显碱性
B．a可能显酸性或碱性
C．a不可能显酸性
D．b可能显碱性或酸性
解析：pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液，其浓度分别是大于10-3mol/L和等于10-3mol/L。由于pH为3的某酸溶液，其强弱未知，因此与pH为11的氨水反应时，都有可能过量；而与pH为11的氢氧化钠溶液反应时，酸可能过量或二者恰好反应。答案为AB。
点评：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。
跟踪练习2 用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中c(CH3COO-)＞c(Na+)，对该混合溶液的下列判断正确的是( )
A.c(H+)＞c(OH-)
B.c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2mol/L
C.c(CH3COOH)＞c(CH3COO-)
D.c(CH3COO-)+c(OH-)=0.2mol/L
3.发生化学反应的溶液混合后微粒浓度大小的比较
这类题目应先根据题目条件，判断怎么反应、反应后生成了什么物质、是否有物质过剩，再确定反应后溶液的组成，根据有关理论进行判断。
例3 （2011安徽，12）室温下，将1.000mol・L-1盐酸滴入20.00mL1.000mol・L-1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A.a点由水电离出的c(H+)=1.0×10-14mol/L
B.b点：c(NH+4)+c(NH3・H2O)=c(Cl-)
C.c点：c(Cl-)=c(NH+4)
D.d点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3・H2O电离吸热
解析：氨水属于弱碱，因此在1.000mol・L-1氨水中OH-的浓度不会是1.000mol・L-1，而是要小于1.000mol・L-1，由水的离子积常数可知溶液中H+浓度应大于1.0×10-14mol・L-1，A不正确；由图像可知b点溶液显碱性，说明此时氨水有剩余，即溶液是由氨水和氯化铵组成的，因此有c(NH+4)+c(NH3・H2O)＞c(Cl-)，B不正确；由图像可知c点溶液显中性，由电荷守衡可知c(H+）+c(NH+4）=c(OH-）+c(Cl-)，所以c(NH+4）=c(Cl-)，C正确；由图像可知d点后溶液中主要物质是NH4Cl，而NH4Cl要水解吸热，所以温度会略有降低，D不正确。答案为C。
点评：本题是1.000mol・L-1盐酸滴入20.00mL1.000mol・L-1氨水反应，解答此类题目时应抓住两溶液混合后剩余的弱酸或弱碱的电离程度和生成盐的水解程度的相对大小。
跟踪练习3 将0.2mol・L-1HCN溶液和0.1mol・L-1的NaOH溶液等体积混合后，溶液显碱性，下列关系式中正确的是（ ）
A.c(HCN) B.c(Na+)>c(CN-)
C.c(HCN)-c(CN-)=c(OH-)
D.c(HCN)+c(CN-)=0.1mol・L-1
例4 （2011天津，10）25℃时，向10mL0.01mol/LKOH溶液中滴加0.01mol/L苯酚溶液，混合溶液中粒子浓度关系正确的是（ ）
A.pH>7时，c(C6H5O-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-)
B.pHc(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)
C.V\[C6H5OH(aq)\]=10mL时，c(K+)=c(C6H5O-)>c(OH-)=c(H+)
D.V\[C6H5OH(aq)\]=20mL时，c(C6H5O-)+c(C6H5OH)=2c(K+)
解析：pH>7时，c(H+)不可能大于c(OH-)，A不正确；由溶液中的电荷守恒定律知：c(K+)+c(H+)=c(C6H5O-)+c(OH-)，所以不可能满足c(K+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)，即选项B不正确；苯酚是一种酸性极弱的物质，所以当KOH溶液和苯酚恰好反应，产物苯酚钾会发生水解反应而显碱性，由题中数据不难计算出，当二者恰好反应时消耗苯酚的体积是10mL，此时溶液中粒子的浓度大小关系为c(K+)>c(C6H5O-)>c(OH-)>c(H+)，所以选项C不正确；当加入苯酚的体积是20mL时，苯酚过量，溶液是由等物质的量浓度的苯酚和苯酚钾组成，根据物料守恒可知c(C6H5O-)+c(C6H5OH)=2c(K+)一定成立，D正确。答案为D。
点评：苯酚是一种酸性极弱的物质，与强碱KOH发生反应，根据物质的具体用量进行分析，要结合物质的过量问题、盐类的水解规律等进行具体分析。
跟踪练习4 将0.1mol・L-1醋酸钠溶液20mL与0.1mol・L-1盐酸10mL混合后，溶液显酸性，则溶液中有关粒子浓度关系正确的是( )
A.c(CH3COO-)＞c(Cl-)＞c(H+)＞c(CH3COOH)
B.c(CH3COO-)＞c(Cl-)＞c(CH3COOH)＞c(H+)
C.c(CH3COO-)=c(Cl-)＞c(H+)＞c(CH3COOH)
D.c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-)
跟踪练习5 已知某无色透明的溶液中所含的离子仅有Na+、CH3COO-、H+和OH-四种离子，试回答下列问题。
（1）该溶液所含的四种离子的物质的量浓度大小之间的关系是否只有一种可能： （填“是”或“否”），其原因是 。
（2）某学生将该溶液中的四种离子的物质的量浓度按从大到小的顺序排列了若干种可能，其中合理的是 。
A.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
B.c(CH3COO-)=c(Na+)>c(OH-)=c(H+)
C.c(H+)>c(OH-)>c(Na+)>c(CH3COO-)
D.c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
跟踪练习答案：1.A 2.AB 3.BD 4.BD 5.（1）否 该溶液中可能含有溶质CH3COONa，CH3COONa、CH3COOH，CH3COONa、NaOH等情况，所以该溶液所含的四种离子的物质的量浓度大小之间的关系不止只有一种 （2）AB
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