水溶液中離子平衡解題方法

■北京市十一學(xué)校 董素英

水溶液中離子平衡解題方法

■北京市十一學(xué)校 董素英

水溶液中的離子平衡包括弱電解質(zhì)電離、鹽類(lèi)水解和難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡等是化學(xué)平衡在水溶液中的具體應(yīng)用。對(duì)于具體的水溶液體系,應(yīng)該從微觀粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(離子或分子)之間的作用,并利用化學(xué)平衡的基本概念、平衡常數(shù)以及平衡移動(dòng)規(guī)律去解決相關(guān)問(wèn)題。

一、平衡概念與平衡移動(dòng)規(guī)律問(wèn)題

例1下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說(shuō)法正確的是( )。

A.向0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中減小

B.將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,增大

D.向AgCl、Ag Br的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不變

解析：CH3COOH溶液中存在平衡,稀釋溶液,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),n(H+)增大,n(CH3COOH)減小,增大,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤。CH3COONa溶液中存在平衡ΔH＞0,且,溫度升高,Kh增大增大,所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。向鹽酸中加入氨水發(fā)生反應(yīng)HCl+NH3·H2O══NH4Cl+H2O,溶液中存在的離子為,符合電荷守恒關(guān)系：c(OH-)+c(Cl-),當(dāng)反應(yīng)至中性時(shí),pH=7,c(H+)=c(OH-),所以C錯(cuò)誤。AgCl、Ag Br的飽和溶液中存在平衡：,且Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+),Ksp(Ag Br)=c(Br-)·c(Ag+)。加入少量AgNO3,c(Ag+)增大,雖然平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),但是Ksp不變,所以不變,D正確。

考點(diǎn)定位：考查弱電解質(zhì)的電離平衡,鹽類(lèi)水解平衡,難溶電解質(zhì)的溶解平衡,平衡移動(dòng)影響因素及平衡常數(shù)的變化。

復(fù)習(xí)建議：水溶液中弱電解質(zhì)電離平衡、鹽類(lèi)水解平衡和難溶電解質(zhì)溶解平衡的建立、平衡移動(dòng)及平衡常數(shù)的變化是化學(xué)平衡的具體應(yīng)用,復(fù)習(xí)過(guò)程中要能夠從微觀角度找出給定體系中的化學(xué)平衡,并能夠熟練掌握各種外界因素對(duì)平衡移動(dòng)以及平衡常數(shù)的影響,進(jìn)而解決相關(guān)問(wèn)題。

二、水溶液中離子濃度比較問(wèn)題

例2室溫下,向下列溶液中通入相應(yīng)的氣體至溶液pH=7(通入氣體對(duì)溶液體積的影響可忽略),溶液中部分微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是( )。

A.向0.10mol·L-1NH4HCO3溶液中通入CO2：

B.向0.10mol·L-1NaHSO3溶液中通入NH3：

C.向0.10 mol·L-1Na2SO3溶液通入SO2：

D.向0.10mol·L-1CH3COONa溶液中通入HCl：c(Na+)＞c(CH3COOH)=c(Cl-)

解析：通入的CO2與NH4HCO3不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),溶液中存在的離子有,它們之間符合電荷守恒關(guān)系：。當(dāng)溶液pH=7時(shí),c(H+)=c(OH-),所 以,)。A項(xiàng)錯(cuò)誤。

NaHSO3溶液中,既電離)又水解H2SO3+OH-),因此含有硫元素的微粒有和H2SO3。溶液中存在原子守恒關(guān)系：c(H2SO3)①。通入NH3后,發(fā)生如下反應(yīng)：。溶液中存在的離子 有OH-,離子之間存在電荷守恒關(guān)系：c(Na+)②,當(dāng)溶液pH=7時(shí),c(H+)=c(OH-),所以,③。反應(yīng)過(guò)程中c(Na+)不發(fā)生變化,而及H2SO3的總濃度不變,因此,溶液中的①的原子守恒仍然成立。將①代入③可以得出④。由①和④可知。B項(xiàng)錯(cuò)誤。

Na2SO3溶液中由于水解而呈堿性,因此,含有硫元素的微粒有,存在原子守恒關(guān)系：c(H2SO3)]。通入SO2后,發(fā)生如下反應(yīng)：Na2SO3+SO2+H2O══2NaHSO3。NaHSO3溶液中,既電離又水解H2SO3+OH-),且電離程度大于水解程度,因而呈酸性。當(dāng)反應(yīng)后溶液pH=7時(shí),溶質(zhì)為Na2SO3、NaHSO3。此時(shí),從原子守恒的角度c(Na+)與含S元素各種微粒濃度之和不再是2:1的關(guān)系。C項(xiàng)錯(cuò)誤。

CH3COONa溶液中由于CH3COO-水解而呈堿性：OH-,溶液中存在原子守恒關(guān)系：c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)⑤。通入HCl之后,發(fā) 生 反 應(yīng)：CH3COONa+HCl══CH3COOH+NaCl,溶液中存在的離子有Na+、H+、Cl-、CH3COO-、OH-,離子之間存在電荷守恒關(guān)系：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-)⑥,當(dāng)溶液pH=7時(shí),c(H+)=c(OH-),所 以,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)⑦。反應(yīng)過(guò)程中c(Na+)不發(fā)生變化,而CH3COO-及CH3COOH的總濃度不變,因此,溶液中的⑤的原子守恒仍然成立。由⑤和⑦可知c(Na+)＞c(CH3COOH)=c(Cl-)。D項(xiàng)正確。

考點(diǎn)定位：考查離子濃度大小比較中電荷守恒、原子守恒的知識(shí)。

復(fù)習(xí)建議：電荷守恒和原子守恒是比較水溶液中離子濃度關(guān)系的基礎(chǔ)。復(fù)習(xí)過(guò)程中要能夠從微觀粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(離子或分子)之間的反應(yīng),進(jìn)而分析溶液中存在的微粒,根據(jù)微粒的種類(lèi)和數(shù)量確定出相應(yīng)的電荷守恒式和原子守恒式。

三、水溶液中離子平衡圖像問(wèn)題

例3H2C2O4為二元弱酸。20℃時(shí),配制一組0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物質(zhì)的量濃度隨pH的變化曲線如圖1所示。下列指定溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系一定正確的是( )。

圖1

A.pH=2.5的溶液中：c(H2C2O4)+

B.c(Na+)=0.100 mol·L-1的溶液中：

解析：A項(xiàng),由圖像上的點(diǎn)和曲線可以看出,pH=2.5的溶液中：c(H2C2O4)+),A項(xiàng)錯(cuò)誤。

B項(xiàng),溶液中存在電荷守恒關(guān)系c(Na+))①,且根據(jù)題目信息c(Na+)=0.100mol·L-1②,將②代入①式得：),B項(xiàng)正確。

考點(diǎn)定位：考查考生的識(shí)圖能力,但是依托的基本考查點(diǎn)還是平衡概念及平衡移動(dòng)及離子濃度大小比較。

復(fù)習(xí)建議：復(fù)習(xí)過(guò)程中要抓住圖像問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)(起點(diǎn)、拐點(diǎn)等)及圖像變化趨勢(shì),能夠從圖中讀出相應(yīng)的信息,并能夠從微觀粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(離子或分子)之間的作用,進(jìn)而將圖像問(wèn)題轉(zhuǎn)化為前邊闡述過(guò)的平衡概念和平衡移動(dòng)規(guī)律問(wèn)題及離子濃度大小比較問(wèn)題。

(責(zé)任編輯 謝啟剛)