摘 要:以近五年高考真題的離子濃度大小比較的題型分析,近些年的高考題中出現(xiàn)的離子濃度大小比較的題目有了一些新的變化,近幾年側(cè)重于水解與電離和滴定曲線分布系數(shù)圖的綜合考查。本文利用電離的概念、鹽類水解的三大守恒、酸式鹽的離子濃度大小關(guān)系和酸、堿中和型的離子濃度關(guān)系的基本思路和方法,通過例題對滴定曲線分布系數(shù)圖的離子濃度大小關(guān)系進(jìn)行討論和分析,并例舉少量典型習(xí)題幫助學(xué)生掌握理解考點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:電荷守恒;物料守恒;質(zhì)子守恒;滴定分布系數(shù)圖;離子濃度大小比較
一、 基本思路和方法
(一) 水解的三大守恒(以Na2S為例,Na2S水解離子方程式子為S2-+H2OHS-+OH-;HS-+H2OH2S+OH-)
1. 電荷守恒:鹽溶液呈電中性,即溶液中所有的陽離子所帶的電荷量等于陰離子所帶的電荷量,則Na2S的電荷守恒為:c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-);需要注意的是:當(dāng)離子的所帶電荷量超過1時(shí),所帶電荷量的數(shù)值提到離子濃度之前作為系數(shù)。
2. 物料守恒:有關(guān)聯(lián)原子間的定量關(guān)系。需要注意的是:當(dāng)鹽在水中電離時(shí),陽離子與陰離子的系數(shù)在寫物料守恒時(shí)只需要交叉相乘即可。那么Na2S的物料守恒為:c(Na+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。
3. 質(zhì)子守恒:由電荷守恒和物料守恒聯(lián)立即可得質(zhì)子守恒。則Na2S的質(zhì)子守恒為:c(OH-)=2c(H2S)+c(HS-)+c(H+)。
(二) 電離與水解
1. 電離:電解質(zhì)在水的作用下離解出離子的過程,其中多元弱酸的電離要分步電離,若有酸式酸根離子(如HSO-3、HCO-3等)存在時(shí),需要考慮電離,也需要考慮水解。
2)水解:鹽溶液中由鹽電離出來的離子破壞了水的電離平衡,使得c(OH-)與c(H+)不一致,導(dǎo)致溶液顯酸性或顯堿性。
如果題目中提到含有酸式酸根離子的強(qiáng)堿弱酸鹽溶液顯酸性(如NaHSO3),此時(shí)電離程度大于水解程度,此溶液中的離子濃度大小關(guān)系為:c(Na+)>c(HSO-3)>c(SO2-3)>c(H+)>c(OH-);如果題目中顯堿性,此時(shí)水解程度大于電離程度,那么溶液中的離子的濃度大小為:c(Na+)>c(HSO-3)>c(OH-)>c(H+)。
(三) 酸、堿中和型離子濃度的關(guān)系
(四) 分布系數(shù)圖中確定離子濃度關(guān)系
1. 確定好縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的具體代表意義。
2. 確定圖線所代表的具體含義。
3. 確定好交點(diǎn)或是起點(diǎn)等情況,一般考點(diǎn)都會(huì)在此設(shè)置,然后根據(jù)上述基本解題思路對圖像進(jìn)行分析,就可以解答了。
二、 例題解析
(一) 根據(jù)“單雙曲線”變化判斷離子濃度大小
1. 室溫下,用0.100mol/LNaOH溶液分別滴定20.00mL0.100mol/L的鹽酸和醋酸,滴定曲線如圖所示,下列說法正確的是(? )
A. Ⅱ表示的是滴定醋酸的曲線
B. pH=7時(shí),滴定醋酸消耗V(NaOH)小于20mL
C. V(NaOH)=20mL時(shí),c(Cl-)=c(CH3COO-)
D. V(NaOH)=10mL時(shí),醋酸溶液中:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
【答案】B(注意圖像中兩條線的前點(diǎn)及兩條線的變化趨勢)
【解析】滴定開始時(shí)0.1000mol/L鹽酸pH=1,0.1000mol/L醋酸pH>1,所以滴定鹽酸的曲線是圖Ⅱ,滴定醋酸的曲線是圖Ⅰ,A項(xiàng)錯(cuò)誤;醋酸鈉水解呈堿性,氯化鈉不水解,pH=7時(shí),醋酸所用NaOH溶液的體積小于20mL,B項(xiàng)正確;V(NaOH)=20.00mL時(shí),二者反應(yīng)生成氯化鈉和醋酸鈉,醋酸根發(fā)生水解,濃度小于氯離子,故c(Cl-)>c(CH3COO-),C項(xiàng)錯(cuò)誤;加入10mL氫氧化鈉時(shí),溶液中恰好為同濃度的醋酸和醋酸鈉,醋酸電離大于醋酸根的水解程度,即c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
(二) 根據(jù)“多曲線”變化判斷離子濃度大小
2. 改變0.1mol·L-1二元弱酸H2A溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)δ(X)隨pH的變化如圖所示[已知δ(X)=c(X)c(H2A)+c(HA-)+c(A2-)]。
下列敘述錯(cuò)誤的是(? )
A. pH=1.2時(shí),c(H2A)=c(HA-)
B. lg[K2(H2A)]=-4.2
C. pH=2.7時(shí),c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D. pH=4.2時(shí),c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
【答案】D(注意對應(yīng)每個(gè)選項(xiàng)找到選項(xiàng)中的關(guān)鍵點(diǎn)和交叉點(diǎn))
【解析】A. 根據(jù)圖像,pH=1.2時(shí),H2A和HA-相交,則有c(H2A)=c(HA-),正確;B. 根據(jù)pH=4.2點(diǎn),K2(H2A)=c(H+)c(A2-)/c(HA-)=c(H+)=10-4.2,正確;C. 根據(jù)圖像,pH=2.7時(shí),H2A和A2-相交,則有c(H2A)=c(A2-),正確;D. 根據(jù)pH=4.2時(shí),c(HA-)=c(A2-),且物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)約為 0.48,而c(H+)=10-4.2,可知c(HA-)=c(A2-)>c(H+),錯(cuò)誤。
三、 總結(jié)
判斷離子濃度的大小的關(guān)系依照的就是三大守恒和電離、水解的知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用,在此基礎(chǔ)上,水解與電離會(huì)出現(xiàn)先后順序,則此時(shí)先判定先后順序。水解程度大于電離程度時(shí),水解出來的離子的濃度大于電離出來的離子濃度,如果小于,則反之。當(dāng)然,再考慮先后順序的時(shí)候往往偏重于考量占據(jù)優(yōu)勢的,則沒有占據(jù)優(yōu)勢的水解或是電離,往往都先忽略,如果題目中出現(xiàn)了不占優(yōu)勢的離子,則先考慮占據(jù)優(yōu)勢的,再考慮不在優(yōu)勢的水解或電離產(chǎn)生的離子。在做分布系數(shù)圖與離子濃度大小關(guān)系的題時(shí),先分析圖像中橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)所代表的意義,抓住圖像中線段的起點(diǎn)、交叉點(diǎn)及走向趨勢,對應(yīng)選項(xiàng)和圖像看問題,再利用基本思路解決問題。
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作者簡介:
韓源,貴州省六盤水市,六盤水市第一實(shí)驗(yàn)中學(xué)。