賀永林

[摘 要]電解質(zhì)溶液中粒子濃度關(guān)系是高中化學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，具體可分為酸溶液、堿溶液、鹽溶液中的粒子濃度關(guān)系，需要逐一理清，才可從容應(yīng)對(duì)高考。

[關(guān)鍵詞]電解質(zhì)溶液 粒子濃度關(guān)系

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058（2015）320077

電解質(zhì)溶液中粒子濃度關(guān)系是高中化學(xué)新課程教學(xué)的基本要求，是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，也是高考理綜化學(xué)的?？键c(diǎn)。下面結(jié)合實(shí)例就電解質(zhì)溶液中粒子濃度的等量關(guān)系和大小關(guān)系進(jìn)行歸納和總結(jié)。

一、酸溶液中粒子濃度的關(guān)系

1.強(qiáng)酸溶液。

強(qiáng)酸在稀溶液中完全電離，溶液中存在強(qiáng)酸電離產(chǎn)生的H+和酸根離子，水部分電離產(chǎn)生的H+和OH-，濃度最大的是H+，濃度最小的是OH-，酸根離子濃度大小居中。

如硫酸溶液，據(jù)電荷守恒有濃度等量關(guān)系：c（H+）=2c（SO2-4）+c（OH-），濃度大小關(guān)系為c（H+）>c（SO2-4）>c（OH-）。

2.弱酸溶液。

弱酸在溶液中只能部分電離且很微弱，溶液中存在弱酸微弱電離產(chǎn)生的H+、弱酸根離子及未電離的弱酸分子，水電離產(chǎn)生的H+和OH-。

如0.2mol·L-1亞硫酸溶液中存在H2SO3H++HSO-3，HSO-3H++SO2-3，H2OH++OH-三個(gè)電離平衡，且電離程度依次減弱。據(jù)電荷守恒有濃度關(guān)系：c（H+）=c（HSO-3）+2c（SO2-3）+c（OH-），據(jù)電離程度濃度大小關(guān)系：c（H2SO3）>c（H+）>c（HSO-3）>c（SO2-3）>c（OH-），據(jù)物料守恒有濃度關(guān)系：c（H2SO3）+c（HSO-3）+c（SO2-3）=0.2mol·L-1。

二、堿溶液中粒子濃度的關(guān)系

1.強(qiáng)堿溶液。

強(qiáng)堿在稀溶液中完全電離，溶液中存在強(qiáng)堿完全電離產(chǎn)生的OH-、強(qiáng)堿陽離子，水微弱電離的產(chǎn)生H+和OH-，濃度最大的是OH-，濃度最小的是H+，強(qiáng)堿陽離子濃度大小居中。

如氫氧化鋇溶液中濃度大小關(guān)系為c（OH-）>c（Ba2+）>c（H+），據(jù)電荷守恒有濃度等量關(guān)系：2c（Ba2+）+c（H+）=c（OH-）。

2.弱堿溶液。

弱堿溶液有弱堿不完全電離的陽離子和OH-，水微弱電離的H+和OH-，濃度最大的是未電離的弱堿分子，其次是OH-，最小的是H+。

如0.1mol·L-1氨水中存在NH3·H2ONH+4+OH-，H2OH++OH-兩個(gè)電離平衡，電離程度依次減弱，濃度大小關(guān)系：為c（NH3·H2O）>c（OH-）>c（NH+4）>c（H+），據(jù)電荷守恒有濃度關(guān)系：c（NH+4）+c（H+）=c（OH-），據(jù)物料守恒有濃度關(guān)系：c（NH3·H2O）+c（NH+4）=0.1mol·L-1。

三、鹽溶液中粒子濃度的關(guān)系

1.強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽溶液。

強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽溶液中存在強(qiáng)堿陽離子和強(qiáng)酸酸根離子、水電離的H+和OH-，離子濃度仍有大小關(guān)系和守恒關(guān)系，具體視鹽的組成而定。

如氯化鈉溶液中有離子濃度大小關(guān)系：c（Na+）=c（Cl-）>c（H+）=c（OH-），據(jù)電荷守恒有濃度等量關(guān)系：c（Na+）+c（H+）=c（Cl-）+c（OH-）；硫酸鉀溶液中濃度大小關(guān)系為：c（K+）=2c（SO2-4）>c（H+）=c（OH-）

，據(jù)電荷守恒有離子濃度等量關(guān)系：c（K+）+c（H+）=2c（SO2-4）+c（OH-）。

2.強(qiáng)酸弱堿鹽溶液。

此類溶液中存在弱堿陽離子微弱的水解平衡和水的電離平衡，且弱堿陽離子的水解程度大于水的電離程度。比較此類鹽溶液中離子濃度大小時(shí)，一是要注意水解后剩下的弱堿陽離子濃度大于水解生成的分子和離子濃度；二是要注意不能忽略水的微弱電離。

如0.1mol·L-1（NH4）2SO4溶液中，存在（NH4）2SO4=2NH+4+SO2-4，NH+4+H2ONH3·H2O+H+，H2OH++OH-，粒子濃度大小關(guān)系為2c（SO2-4）>c（NH+4）>c（SO2-4）>c（H+）>c（NH3·H2O）>c（OH-），據(jù)電荷守恒有濃度等量關(guān)系：c（NH+4）+c（H+）=2c（SO2-4）+c（OH-），據(jù)物料守恒有濃度等量關(guān)系：c（NH+4）+

c（NH3·H2O）=2c（SO2-4）=0.2mol·L-1，據(jù)質(zhì)子守恒有濃度等量關(guān)系：c（H+）=c（OH-）+c（NH3·H2O），此式也可由前面的電荷守恒式和物料守恒式相減得到。

3.強(qiáng)堿弱酸鹽溶液。

此類溶液中存在弱酸根的微弱水解平衡和水的電離平衡，且弱酸根的水解程度大于水的電離程度。比較此類鹽溶液中離子濃度大小時(shí)，一是要注意水解后剩下的弱酸根離子濃度大于水解生成的分子和離子；二是要注意水也有微弱電離。

如：0.1mol·L-1Na2CO3溶液中存在Na2CO3=2Na++CO2-3，CO2-3+H2OHCO-3+OH-，HCO-3+H2OH2CO3+OH-，H2OH++OH-，程度依次減小，粒子濃度大小關(guān)系為c（Na+）>c（CO2-3）>c（OH-）>c（HCO-3）>c（H2CO3）>c（H+），據(jù)電荷守恒有濃度等量關(guān)系：c（Na+）+c（H+）=2c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（OH-），據(jù)物料守恒有濃度等量關(guān)系：c（Na+）=2[c（CO2-3）+c（HCO-3）+c（H2CO3）]=0.2mol·L-1，據(jù)質(zhì)子守恒有濃度等量關(guān)系：c（OH-）=c（H+）+c（HCO-3）+2c（H2CO3），此式也可由前面的電荷守恒式和物料守恒式相減移項(xiàng)而得。

4.強(qiáng)堿弱酸酸式鹽溶液。

此類鹽溶液既有鹽的完全電離，又有弱酸酸式根的電離平衡和水解平衡及水的電離平衡存在?？紤]此類鹽溶液中粒子濃度關(guān)系時(shí)，一是要注意水的電離是最弱

的；二是要注意弱酸酸式根的電離和水解程度的相對(duì)大小。

如0.1mol·L-1NaHCO3溶液中存在NaHCO3=Na++HCO-3、HCO-3H++CO2-3（25℃時(shí)，Ka2=5.61×10-11），HCO-3+H2OH2CO3+OH-[25℃時(shí)，Kh2=Kw/Ka1=1×10-14/（4.30×10-7）=2.33×10-8]，H2O

H++OH-。因?yàn)镵h2>Ka2，HCO-3的水解程度大于電離程度，所以NaHCO3溶液的粒子濃度大小關(guān)系為c（Na+）>c（HCO-3）>c（OH-）>c（H2CO3）>c（H+）>c（CO2-3），據(jù)電荷守恒有濃度等量關(guān)系：c（Na+）+c（H+）=c（HCO-3）+2c（CO2-3）+c（OH-），據(jù)物料守恒有濃度等量關(guān)系：c（Na+）=c（HCO-3）+c（CO2-3）+c（H2CO3）=0.1mol·L-1，據(jù)質(zhì)子守恒有濃度等量關(guān)系：c（OH-）=c（H+）+c（H2CO3）-c（CO2-3），此式也可由前面的電荷守恒式和物料守恒式相減移項(xiàng)而得。

5.強(qiáng)堿強(qiáng)酸酸式鹽溶液。

此類鹽溶液中有鹽本身的完全電離和水的部分電離，溶液中的粒子濃度關(guān)系比較簡(jiǎn)單一些。如NaHSO4溶液中存在NaHSO4=Na++H++SO2-4和H2OH++OH-，粒子濃度大小關(guān)系為c（H+）>c（Na+）=c（SO2-4）>c（OH-），電荷守恒關(guān)系有：c（Na+）+c（H+）=2c（SO2-4）+c（OH-），物料守恒關(guān)系有：c（Na+）=c（SO2-4）=c（H+）-c（OH-）。

四、粒子濃度關(guān)系高考題解析

【例1】 （2012年四川理綜）常溫下，下列溶液中的微粒濃度關(guān)系正確的是（ ）。

A.新制氯水中加入固體NaOH：c（Na+）=c（Cl-）+c（ClO-）+c（OH-）

B.pH=8.3的NaHCO3溶液：c（Na+）>c（HCO-3）>c（CO2-3）>c（H2CO3）

C.pH=11的氨水與pH=3的鹽酸等體積混合：c（Cl-）=c（NH+4）>c（OH-）=c（H+）

D.0.2mol/LCH3COOH溶液與0.1mol/LNaOH溶液等體積混合：

2c（H+）-2c（OH-）=c（CH3COO-）-c（CH3COOH）

解析：A.據(jù)電荷守恒應(yīng)有c（Na+）+c（H+）=c（Cl-）+c（ClO-）+c（OH-），所以A錯(cuò)。B.pH=8.3說明HCO-3的水解程度大于電離程度，所以c（H2CO3）>c（CO2-3），B錯(cuò)。C.混合后得過量氨水與NH4Cl的混合溶液，溶液應(yīng)顯堿性，濃度關(guān)系應(yīng)為c（NH+4）>c（Cl-）>c（OH-）>c（H+），所以C錯(cuò)。D.混合后得CH3COOH與CH3COONa等濃度的混合液，據(jù)電荷守恒有：c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-），據(jù)物料守恒有：2c（Na+）=c（CH3COOH）+c（CH3COO-），兩式消c（Na+）后移項(xiàng)得D中關(guān)系式，所以D正確。

【例2】 （2013年四川理綜）室溫下，將一元酸HA的溶液和KOH溶液等體積混合（忽略體積變化），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

下列判斷不正確的是（ ）。

A.實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后的溶液中：c（K+）>c（A-）>c（OH-）>c（H+）

B.實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后的溶液中：c（OH-）=c（K+）-c（A-）=Kw1×10-9mol·L-1

C.實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的溶液中：c（A-）+c（HA）>0.1mol·L-1

D.實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的溶液中：c（K+）=c（A-）>c（OH-）=c（H+）

解析：A.實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后得弱酸強(qiáng)堿鹽KA溶液，顯堿性，A正確。B.由實(shí)驗(yàn)①后溶液的電荷守恒式有：[OH-]=[K+]-[A-]+[H+]=Kw/（1×10-9）mol/L，故B錯(cuò)誤。C.由實(shí)驗(yàn)②中反應(yīng)后的溶液pH=7，顯中性知：x>0.2mol/L，再據(jù)混合液物料守恒知C正確。D.由實(shí)驗(yàn)②中反應(yīng)后的溶液pH=7顯中性和電荷守恒知D正確。

【例3】 （2014年四川理綜）下列溶液中粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是（ ）。

A.0.1mol/LNaHCO3溶液與0.1mol/LNaOH溶液等體積混合，所得溶液中：c（Na+）>c（CO2-3）>c（HCO-3）>c（OH-）

B.20mL0.1mol/LCH3COONa溶液與10mL0.1mol/LHCl溶液混合后溶液呈酸性，所得溶液中：c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（CH3COOH）>c（H+）

C.室溫下，pH=2的鹽酸與pH=12的氨水等體積混合，所得溶液中：c（Cl-）+c（H+）>c（NH+4）+c（OH-）

D.0.1mol/LCH3COOH溶液與0.1mol/LNaOH溶液等體積混合，所得溶液中：c（OH-）>c（H+）+c（CH3COOH）

解析：A.反應(yīng)后得Na2CO3溶液，由質(zhì)子守恒c（OH-）=c（HCO-3）+2c（H2CO3）+c（H+）知c（OH-）>c（HCO-3），故A錯(cuò)誤。B.反應(yīng)后為CH3COOH、NaCl、CH3COONa等濃度的混合液，由混合液顯酸性知c（CH3COO-）>c（CH3COOH），再由物料守恒知c（CH3COO-）+c（CH3COOH）=2c（Cl-），故B正確。C.鹽酸與氨水等體積混合所得的混合液顯堿性，因c（Cl-）

綜上所述，電解質(zhì)溶液中粒子濃度關(guān)系無外乎電荷守恒關(guān)系、物料守恒關(guān)系、質(zhì)子守恒關(guān)系和相對(duì)大小關(guān)系，只要搞清楚這四種粒子濃度關(guān)系也就不難解答關(guān)于電解質(zhì)溶液中粒子濃度關(guān)系的問題。

（責(zé)任編輯 羅 艷）