电解质溶液中微粒浓度比较的解题研究

高志鹏

一、试题特点及解题要领

电解质溶液中微粒浓度大小比较在各类考试中均是较重要的题型，常以选择或填空的形式出现，注重考查学生思维的灵活性和深刻性。常见为一种电解质溶液中或两种电解质溶液混合后，各种微粒浓度关系的判断。

解此类题的要领是掌握“两个平衡、两个原理”;即弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡和电解质溶液中的电荷守恒与物料守恒原理。

二、常见题型归类例析

1.一种电解质溶液中微粒浓度关系的比较

（1）弱酸溶液。

解题时应抓住弱酸的电离平衡，多元弱酸以第一步电离为主，以后电离程度逐渐减弱。

例1在0.1 mol·L-1的H2S溶液中，下列微粒浓度关系正确的是（）。

A.c（H+）=c（HS-）+c（S2-）+c（OH-）

B.c（H+）=c（HS-）+2c（S2-）+c（OH-）

C.c（H+）>c（HS-）>c（S2-）>c（OH-）

D.c（H+）+c（HS-）+c（S2-）=0.1 mol·L-1

解析在H2S溶液中存在下列平衡：

H2SHS-+H+

HS-H++S2-

H2OH++OH-

故有

c（H+）>c（HS-）>c（S2-）>c（OH-），即C正确;再依电荷守恒可知B也正确;而依硫原子守恒（物料守恒）有：c（H2S）+

c（HS-）+c（S2-）=0.1 mol·L-1，故D错，选B、C。

（2）弱碱溶液。

解题时应抓住弱碱的电离平衡即可。

例2用水稀释0.1 mol·L-1的氨水时，溶液中随着水量的增加而减小的是（）。

A.c（OH-）/c（NH3·H2O）

B.c（NH3·H2O）/c（OH-）

C.c（H+）和c（OH-）的乘积

D.OH-的物质的量

解析氨水的主要成分为NH3·H2O，存在电离平衡：

NH3·H2ONH+4+OH-

当加水稀释时，有以下特点：

①c（NH3·H2O）变小;

②NH3·H2O的电离度变大，c（OH-）变小，但c（NH3·H2O）变小的程度比c（OH-）变小的程度更大（因NH3·H2O电离度增大所致）;

③OH-的个数增加;

④水的离子积不变。

故答案为B。

（3）强酸弱碱盐溶液。

解题时应抓住弱碱阳离子的水解平衡，还应明确：发生水解的阳离子只是一少部分，即水解是微弱的。

例3在NH4Cl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（Cl-）=c（NH+4）>c（H+）>c（OH-）

D.c（Cl-）=c（NH+4）>c（H+）=c（OH-）

解析NH4Cl完全电离：

NH4ClNH+4+Cl-

又有少部分NH+4水解：

NH+4+H2ONH3·H2O+H+

故溶液显酸性，即有：

c（Cl-）>c（NH+4）>c（H+）>c（OH-），

选项A正确。

（4）强碱弱酸盐溶液。

解题时应抓住弱酸根离子的水解，多元弱酸的酸根离子水解以第一级水解为主，以后逐渐减弱，但每步均产生H+。

例4在0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液中，下列关系正确的是（）。

A.c（Na+）=2c（CO2-3）

B.c（OH-）=2c（H+）

C.c（HCO-3）>c（H2CO3）

D.c（Na+）<c（CO2-3）+c（HCO-3）

解析在Na2CO3溶液中，存在着：

Na2CO32Na++CO2-3

CO2-3+H2OHCO-3+OH-

HCO-3+H2OH2CO3+OH-

H2OH++OH-

由于CO2-3的水解，使得：c（Na+）>2c（CO2-3）;两步水解过程中均产生OH-，故溶液显碱性，即c（H+）极小，故有：c（OH-）c（H+），这样有：c（Na+）>c（CO2-3）>c（OH-）>c（HCO-3）>c（H2CO3）>c（H+），即C正确;

再依物料守恒有：

c（Na+）=2[c（CO2-3）+

c（HCO-3）+c（H2CO3）]

故D错，即本题答案为C。

2.两种电解质溶液混合后，各种微粒浓度关系的比较

解题时应抓住两溶液混合后生成盐的水解情况，若混合后弱电解质有剩余，则还应讨论弱电解质的电离情况。必要时还需比较盐的水解及弱电解质的电离程度的相对大小。

下面仅以一元酸、碱及其盐为例分类解析。

（1）强酸与弱碱溶液混合

例5将pH=3的盐酸溶液和pH=11的氨水等体积混合后，溶液离子浓度关系正确的是（）。

A.c（NH+4）>c（Cl-）>c（H+）>c（OH-）

B.c（NH+4）>c（Cl-）>c（OH-）>c（H+）

C.c（Cl-）>c（NH+4）>c（H+）>c（OH-）

D.c（Cl-）>c（NH+4）>c（OH-）>c（H+）

解析pH=3，c（HCl）=1×10-3mol·L-1，在pH=11的氨水中c（OH-）=1×10-3mol·L-1，而c（NH3·H2O）1×10-3mol·L-1，即远大于盐酸的浓度。故二者等体积混合后，氨水过量，混合液中存在着：

①NH+4+H2ONH3+H+

②NH3·H2O（过量部分）NH+4+OH-

因②式NH3·H2O的电离程度大于

①式NH+4的水解程度，故有c（NH+4）>c（Cl-）;又由于氨水过量，使溶液显碱性，即有c（OH-）>c（H+）;而氨水为弱电解质，故电离出的c（OH-）一定小于c（Cl-），因此有：c（NH+4）>c（Cl-）>

c（OH-）>c（H+），即选B。

（2）强碱与弱酸溶液混合

例6等体积、等浓度的MOH强碱溶液与HA弱酸溶液混合后，溶液中有关离子浓度应满足的关系为（）。

A.c（M+）>c（OH-）>c（A-）>c（H+）

B.c（M+）>c（A-）>c（H+）>c（OH-）

C.c（M+）>c（A-）>c（OH-）>c（H+）

D.c（M+）+c（H+）=c（A-）+c（OH-）

解析由题意知，强碱MOH与弱酸HA恰好完全反应，生成强碱弱酸盐MA，溶液中存在着下列关系：

MAM++A-

A-+H2OHA+OH-

由于A-水解，故使c（M+）>c（A-），溶液显碱性，即有c（OH-）>c（H+）;又因为水解的只是一少部分A-，故c（A-）>c（OH-），因此有c（M+）>c（A-）>c（OH-）>c（H+）;再依电荷守恒可知D也正确。即答案为C、D。

（3）强酸与强碱弱酸盐溶液混合

例7将0.1 mol·L-1的醋酸钠溶液20 mL与0.1 mol·L-1盐酸10 mL混合后，溶液显酸性，则溶液中有关微粒的浓度关系正确的是（）。

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-）

解析由题中条件可知，混合后所得溶液为等浓度的CH3COONa、CH3COOH、NaCl的混合溶液，存在着：CH3COONa、CH3COOH、NaCl的混合溶液，存在着：

CH3COOHCH3COO-+H+

CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-

两平衡中，CH3COOH的电离占主要地位，故溶液显酸性，因此有：c（Na+）>c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（CH3COOH）>c（H+）>c（OH-），即B正确;再依电荷守恒知D也正确，故答案为B、D。

（4）强碱与强酸弱碱盐溶液混。

例80.1 mol·L-1的NaOH溶液和0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液等体积混合后，离子浓度关系正确的是（）。

A.c（Na+）>c（Cl-）>c（OH-）>c（H+）

B.c（Na+）=c（Cl-）>c（OH-）>c（H+）

C.c（Na+）=c（Cl-）>c（H+）>c（OH-）

D.c（Cl-）>c（Na+）>c（OH-）>c（H+）

解析由题中条件知，混合后得到等浓度的NaCl和NH3·H2O溶液，溶液中存在着：

NaClNa++Cl-

NH3·H2ONH+4+OH-

H2OH++OH-

由上述三式可知：c（Na+）=c（Cl-），c（OH-）>c（H+），由于NH3·H2O电离程度较小，故有

c（Na+）=c（Cl-）>c（OH-）>c（H+），故选B。

（收稿日期：2015-08-12）