水溶液中离子平衡解题方法

■北京市十一学校 董素英

水溶液中离子平衡解题方法

■北京市十一学校 董素英

水溶液中的离子平衡包括弱电解质电离、盐类水解和难溶电解质沉淀溶解平衡等是化学平衡在水溶液中的具体应用。对于具体的水溶液体系,应该从微观粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(离子或分子)之间的作用,并利用化学平衡的基本概念、平衡常数以及平衡移动规律去解决相关问题。

一、平衡概念与平衡移动规律问题

例1下列有关电解质溶液的说法正确的是( )。

A.向0.1 mol·L-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中减小

B.将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,增大

D.向AgCl、Ag Br的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不变

解析：CH3COOH溶液中存在平衡,稀释溶液,平衡向正反应方向移动,n(H+)增大,n(CH3COOH)减小,增大,所以A项错误。CH3COONa溶液中存在平衡ΔH＞0,且,温度升高,Kh增大增大,所以B项错误。向盐酸中加入氨水发生反应HCl+NH3·H2O══NH4Cl+H2O,溶液中存在的离子为,符合电荷守恒关系：c(OH-)+c(Cl-),当反应至中性时,pH=7,c(H+)=c(OH-),所以C错误。AgCl、Ag Br的饱和溶液中存在平衡：,且Ksp(AgCl)=c(Cl-)·c(Ag+),Ksp(Ag Br)=c(Br-)·c(Ag+)。加入少量AgNO3,c(Ag+)增大,虽然平衡向逆反应方向移动,但是Ksp不变,所以不变,D正确。

考点定位：考查弱电解质的电离平衡,盐类水解平衡,难溶电解质的溶解平衡,平衡移动影响因素及平衡常数的变化。

复习建议：水溶液中弱电解质电离平衡、盐类水解平衡和难溶电解质溶解平衡的建立、平衡移动及平衡常数的变化是化学平衡的具体应用,复习过程中要能够从微观角度找出给定体系中的化学平衡,并能够熟练掌握各种外界因素对平衡移动以及平衡常数的影响,进而解决相关问题。

二、水溶液中离子浓度比较问题

例2室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是( )。

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与NH4HCO3不发生化学反应,溶液中存在的离子有,它们之间符合电荷守恒关系：。当溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),所 以,)。A项错误。

NaHSO3溶液中,既电离)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关系：c(H2SO3)①。通入NH3后,发生如下反应：。溶液中存在的离子 有OH-,离子之间存在电荷守恒关系：c(Na+)②,当溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),所以,③。反应过程中c(Na+)不发生变化,而及H2SO3的总浓度不变,因此,溶液中的①的原子守恒仍然成立。将①代入③可以得出④。由①和④可知。B项错误。

Na2SO3溶液中由于水解而呈碱性,因此,含有硫元素的微粒有,存在原子守恒关系：c(H2SO3)]。通入SO2后,发生如下反应：Na2SO3+SO2+H2O══2NaHSO3。NaHSO3溶液中,既电离又水解H2SO3+OH-),且电离程度大于水解程度,因而呈酸性。当反应后溶液pH=7时,溶质为Na2SO3、NaHSO3。此时,从原子守恒的角度c(Na+)与含S元素各种微粒浓度之和不再是2:1的关系。C项错误。

CH3COONa溶液中由于CH3COO-水解而呈碱性：OH-,溶液中存在原子守恒关系：c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)⑤。通入HCl之后,发 生 反 应：CH3COONa+HCl══CH3COOH+NaCl,溶液中存在的离子有Na+、H+、Cl-、CH3COO-、OH-,离子之间存在电荷守恒关系：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)+c(Cl-)⑥,当溶液pH=7时,c(H+)=c(OH-),所 以,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)⑦。反应过程中c(Na+)不发生变化,而CH3COO-及CH3COOH的总浓度不变,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项正确。

考点定位：考查离子浓度大小比较中电荷守恒、原子守恒的知识。

复习建议：电荷守恒和原子守恒是比较水溶液中离子浓度关系的基础。复习过程中要能够从微观粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(离子或分子)之间的反应,进而分析溶液中存在的微粒,根据微粒的种类和数量确定出相应的电荷守恒式和原子守恒式。

三、水溶液中离子平衡图像问题

例3H2C2O4为二元弱酸。20℃时,配制一组0.100mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液,溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图1所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是( )。

图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项,由图像上的点和曲线可以看出,pH=2.5的溶液中：c(H2C2O4)+),A项错误。

B项,溶液中存在电荷守恒关系c(Na+))①,且根据题目信息c(Na+)=0.100mol·L-1②,将②代入①式得：),B项正确。

考点定位：考查考生的识图能力,但是依托的基本考查点还是平衡概念及平衡移动及离子浓度大小比较。

复习建议：复习过程中要抓住图像问题的关键点(起点、拐点等)及图像变化趋势,能够从图中读出相应的信息,并能够从微观粒子的角度分析水溶液中存在的微粒(离子或分子)之间的作用,进而将图像问题转化为前边阐述过的平衡概念和平衡移动规律问题及离子浓度大小比较问题。

(责任编辑 谢启刚)