易错点四:离子浓度大小的比较
【易错题典例】下列溶液中,离子浓度的关系一定正确的是( )
A.氨水中逐滴加入盐酸得到酸性溶液:c(Cl)>c(NH4)>c(H)>c(OH) B.pH相同的CH3COONa溶液、Ba(OH)2溶液、KHCO3溶液:c(K)>c(Na)>c(Ba) C.物质的量浓度相等Na2CO3和NaHCO3溶液等体积混合:c(Na)>c(HCO3)>c(CO3)>c(OH)>c(H)
D.将等物质的量的KHC2O4和H2C2O4溶于水配成溶液:2c(K)=c(HC2O4)+c(H2C2O4) 【答案】C
【解析】A.当得到的是氯化铵溶液时,离子浓度大小关系是c(Cl)>c(NH4)>c(H)>c(OH),
当盐酸的物质的量远远大于氨水的物质的量时,离子浓度大小关系是c(Cl)>c(H)>c(NH4)>c(OH),故A错误;B.pH相同,说明CH3COONa溶液、Ba(OH)2溶液、KHCO3溶液中氢氧根离子浓度相同,氢氧化钡为强碱,则钡离子浓度最小;醋酸的酸性大于碳酸,则醋酸根的水解程度小于碳酸氢钾,若要满足水解生成的氢氧根离子浓度相等,则醋酸钠的浓度大于碳酸氢钾溶液的浓度,即c(K)<c(Na),离子之间浓度大小为:c(Na)>c(K)>c(Ba),故B错误;C.物质的量浓度相等Na2CO3和NaHCO3溶液等体积混合,由于碳酸根离子的水解程度大于碳酸氢根离子,溶液显示碱性,则c(HCO3)>c(CO3)、c(OH)>c(H),则溶液中离子浓度大小为:c(Na)>c(HCO3)>c(CO3)>c(OH)>c(H),故C正确; D.等物质的量的KHC2O4和H2C2O4溶于水配成溶液,草酸为弱酸,HC2O4能够电离出C2O4,根据混合液中的物料守恒可知:2c(K)=c(C2O4)+c(HC2O4)+c(H2C2O4),故D错误;故选C。
【错因分析】考查溶液中离子浓度大小判断,注意掌握盐的水解原理,能够根据电荷守恒、
物料守恒、盐的水解原理比较溶液中各离子之间浓度大小,易错点:(1)不能准确判断溶液里溶质的成分;(2)电荷守恒式书写时忽视离子所带的电荷数,直接阴、阳离子浓度之和相等。(3)物料守恒式不准确,主要是判断微粒存在的形式不准确,如NaHCO3溶液中,存在HCO3的水解和电离平衡,含碳的微粒包括H2CO3、HCO3和CO3;(4)酸、碱混合后溶液的酸、碱性判断等。
【解题指导】一、离子浓度大小比较的解题方法和步骤: 1、判断水解、电离哪个为主.
(1)盐离子不水解不电离:强酸强碱盐,如NaCl、Na2SO4等.
--2-2-+
2----+
+
-2--+
-2-+
2+
+
+
+
+
--+
-+
+
-+
--+
+
-2-+
+
2+
-+
+
-
(2)盐离子只水解不电离:强酸弱碱或弱酸强碱形成的正盐,如NH4Cl、Na2CO3等 (3)盐离子既水解又电离:多元弱酸形成的酸式盐,以水解为主的有NaHCO3、NaHS、
Na2HPO4等;以电离为主的有NaHSO3和NaH2PO4等
(4)根据题意判断:如某温度下NaHB强电解质溶液中,当c(H)>c(OH)时,以HB
+
--+
--
的电离为主;当c(H)<c(OH)时,以HB的水解为主.对于弱酸HX与强碱盐(NaX式)的混合溶液中,当c(H)>c(OH)时,以HX的电离为主;
当c(H)<c(OH)时,以X的水解为主.对于弱碱ROH与强酸盐(RCl式)的混合溶液中,
情况则相反.
2、运用盐溶液中的以上三种关系进行综合分析判断,得出正确结论. 二、离子浓度大小比较,在分析问题时注意的问题: 1、三个观点:
(1)全面的观点.探究离子浓度问题,要充分认识电解质在溶液中的表现,全面考虑
溶液中各种离子的存在情况及相互关系,比如:在Na2CO3溶液中存在Na2CO3的电离,CO3的水解、二级水解以及H2O的电离等多个反应,故溶液中微粒有H2O、Na、CO3、HCO3、H2CO3、H、OH,忽视任何一个很微弱的反应、很微少的粒子都是不正确的. (2)矛盾的观点.事物是矛盾的统一体,处理矛盾问题时要抓住主要矛盾.在比较离
子浓度大小时,若溶液中存在竞争反应时,需要抓住主要矛盾来解决相关问题.如等物质的量的NH4Cl、NH3?H2O共存于溶液中,则溶液中同时存在NH4水解和NH3?H2O的电离,由于NH3?H2O的电离程度大于NH4+的水解程度,故考虑电离而忽略水解,由此得出离子浓度的大小关系为:c(NH4)>c(Cl)>c(NH3?H2O)>c(OH)>c(H).在应用此观点时,正确判断矛盾双方的性质是必要的,如一级电离通常大于二级电离,一级水解通常大于 二级水解.弱酸及其对应盐、弱碱及其对应盐所形成的缓冲溶液中通常情况是电离强于水解,极少数例外(如HCN及CN).
(3)联系的观点.事物是相互联系、相互影响,而不是孤立存在的.溶液的离子亦如
此,要应用化学原理,准确判断离子之间的相互影响.比如:纯水中由水电离出的H、OH满足c(OH〕=c(H);若加入碱或酸,则碱或酸电离出的OH、H会抑制水的电离,而使c(H〕水=c(OH)水但数值减小;若加入可水解的盐,则因弱离子的水解消耗H或OH而促进水的电离,c(H)水与c(OH)水不再相等.象这样因为某种作用改变离子存在状况的例子很多.
2、两种理论:
+
-+
-+
-+
--+
-+
-+
--+
+
-+
-2-+
2-+
--+
-
(1)弱电解质的电离平衡理论
①弱电解质的电离是微量的,电离消耗及电离产生的粒子是少量的,同时还应考虑水的
电离.
②多元弱酸的电离是分步的,主要是第一步电离. (2)水解平衡理论
①弱酸根离子或弱碱阳离子由于水解而损耗.
如NH4Cl溶液中,因NH4水解损耗,所以c(Cl)>c(NH4)
②弱酸根离子或弱碱阳离子的水解损失是微量的(双水解除外),因此水解生成的弱电解
质及产生的H(或OH)也是微量的.但由于水的电离,所以水解后酸性溶液中c(H)或碱性溶液中的c(OH)问题大于水解产生的弱电解质的浓度. ③多元弱酸根离子的水解是分步的,以第一步水解为主.
④强碱弱酸酸式盐溶液中弱酸酸根离子既有电离又有水解,比较离子浓度时首先要认清
其阴离子的电离程度和水解程度.
a、若溶液显酸性,说明阴离子的电离程度>水解程度. b、若溶液显碱性,说明阴离子的电离程度<水解程度. ⑤弱酸、弱碱与其对应盐的混合液(物质的量之比为1:1) a、一般规律是:酸、碱的电离程度>其对应盐的水解程度.
CH3COOH~CH3COONa混合液呈酸性:c(CH3COO)>c(Na)>c(H)>c(OH); NH3?H2O~NH4Cl混合液呈碱性:c(NH4)>c(Cl)>c(OH)>c(H) b、特殊情况:HCN~NaCN混合液呈碱性:c(Na)>c(CN)>c(OH)>c(H) 3、三大守恒: (1)电荷平衡 (2)物料平衡 (3)质子守恒
总的来讲,在处理离子浓度问题时应着眼于对化学原理的分析,思考要严密。
+
--+
+
--+
-+
+
--+
-+
+
-+
易错点一:探究影响盐类水解平衡的因素
【易错题典例】10℃时加热NaHCO3饱和溶液,测得该溶液的pH发生如下变化: 温度(℃) 10 20 30 加热煮沸后冷却到50℃ pH 8.3 8.4 8.5 8.8 -
甲同学认为,该溶液的pH升高的原因是HCO3的水解程度增大,故碱性增强,该反应的离子方程式为___________________;乙同学认为,溶液pH升高的原因是NaHCO3受热分解,生成了Na2CO3,并推断Na2CO3的水解程度_______(填“大于”或“小于”)NaHCO3.丙同学认为甲、乙的判断都不充分.丙认为:
(1)只要在加热煮沸的溶液中加入足量的试剂X,若产生沉淀,则_____(填“甲”或“乙”)判断正确.试剂X是_______; A.Ba(OH)2溶液 B.BaCl2溶液 C.NaOH溶液 D.澄清的石灰水
(2)将加热后的溶液冷却到10℃,若溶液的pH______(填“高于”、“低于”或“等于”)8.3,则_____(填“甲”或“乙”)判断正确;
(3)查阅资料,发现NaHCO3的分解温度为150℃,丙断言_____(填“甲”或“乙”)判断是错误的。 【答案】HCO3+H2O
-
H2CO3+OH 大于 (1)乙 B (2)等于 甲 (3)乙
-
-
【解析】甲:碳酸氢钠是强碱弱酸酸式盐,能水解导致溶液呈碱性,水解方程式为HCO3+H2O
H2CO3+OH;碳酸钠是强碱弱酸盐能水解,碳酸是二元弱酸,第一步电离程度远远大于第二步电离,所以碳酸根离子的第一步水解程度远远大于第二步水解程度,导致碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠的水解程度;
(1)碳酸氢钠和氯化钡不反应,但碳酸钠和氯化钡能反应生成白色沉淀碳酸钡
Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl,向碳酸钠或碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钡或氢氧化钙都生成白色沉淀,向碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液中加入氢氧化钠都不产生明显现象,故选B;
-