溶液中離子濃度大小的比較-化學選修4同步優質系列教案

2020-12-23 化學高中

3.3.4溶液中離子濃度大小的比較專題教學

一、三個守恆

①電荷守恆：電解質溶液中陽離子所帶正電荷總數等於陰離子所帶負電荷總數。

②物料守恆：電解質溶液中某一組分的原始濃度等於它在溶液中各種存在形式的濃度之和。

③質子守恆：水給出的氫離子與氫氧根離子的個數守恆。

二、比較溶液中離子濃度大小的方法：是將所有的離子方程式（電離、水解）按從大到小（易到難）的順序寫出來，然後按兩個守恆進行書寫。

三、類型

（1）單一溶液中離子濃度關係

①酸溶液H2CO3 H2CO3

HCO3― + H＋

HCO3―

CO32― + H＋

H2O

OH― + H＋

電荷守恆：c(H＋) ＝c(HCO3―) +2c(CO32―) + c(OH―)

濃度大小：c(H＋)＞c(HCO3―)＞c(CO32―)＞c(OH―)

②鹽溶液（NH4Cl、CH3COONa、Na2CO3、NaHCO3、NaHSO3）

NH4Cl

NH4Cl

NH4＋ + Cl―

NH4＋ + H2O

NH3·H2O + H＋

H2O

OH― + H＋

電荷守恆：c(NH4＋) + c(H＋) ＝c(Cl―) + c(OH―)

原子守恆： c(Cl―) ＝ c(NH4＋) + c(NH3·H2O)

質子守恆：c(H＋) ＝c(OH―) + c(NH3·H2O)

濃度大小：c(Cl―)＞c(NH4＋)＞c(H＋)＞c(OH―)

CH3COONa

CH3COONa

CH3COO― + Na＋

CH3COO―+ H2O

CH3COOH + OH―

H2O

OH― + H＋

電荷守恆：c(Na＋) + c(H＋) ＝c(CH3COO―) + c(OH―)

原子守恆：c(Na＋) ＝ c(CH3COO―) + c(CH3COOH)

質子守恆：c(OH―) ＝c(H＋) + c(CH3COOH)

濃度大小：c(Na＋)＞c(CH3COO―)＞c(OH―)＞c(H＋)

Na2CO3

Na2CO3

CO32― + 2Na＋

CO32―+H2O

HCO3―+OH―

HCO3― + H2O

H2CO3 + OH―

H2O

OH― + H＋

電荷守恆：c(Na＋) + c(H＋) ＝2c(CO32―) + c(HCO3―) + c(OH―)

原子守恆：c(Na＋) ＝ 2c(CO32―) + 2c(HCO3―) + 2c(H2CO3)

質子守恆：c(OH―) ＝c(H＋) + c(HCO3―) +2c(H2CO3)

濃度大小：c(Na＋)＞c(CO32―)＞c(OH―)＞c(HCO3―)＞c(H＋)

NaHCO3（水解大於電離）

NaHCO3

HCO3― + Na＋

HCO3― + H2O

H2CO3 + OH―

HCO3―

CO32― + H＋

H2O

OH― + H＋

電荷守恆：c(Na＋) + c(H＋) ＝2c(CO32―) + c(HCO3―) + c(OH―)

原子守恆：c(Na＋) ＝ c(CO32―) + c(HCO3―) + c(H2CO3)

質子守恆：c(OH―) + c(CO32―)＝c(H＋) + c(H2CO3)

濃度大小：c(Na＋)＞c(HCO3―)＞c(OH―)＞c(H＋)＞c(CO32―)

NaHSO3（電離大於水解）

NaHSO3

HSO3― + Na＋

HSO3―

SO32― + H＋

HSO3― + H2O

H2SO3 + OH―

H2O

OH― + H＋

電荷守恆：c(Na＋) + c(H＋) ＝2c(SO32―) + c(HSO3―) + c(OH―)

原子守恆：c(Na＋) ＝ c(SO32―) + c(HSO3―) + c(H2SO3)

質子守恆：c(OH―) + c(SO32―)＝c(H＋) + c(H2SO3)

濃度大小：c(Na＋)＞c(HSO3―)＞c(H＋)＞c(SO32―)＞c(OH―)

（教學評價）關於小蘇打水溶液的表述正確的是（ AD ）

A. c (Na+)=c (HCO3－) + c (CO32－) + c (H2CO3)

B. c (Na+) + c (H+) = c (HCO3－) + c (CO32－) +c (OH－)

C. HCO3－的電離程度大於HCO3－的水解程度

D. 存在的電離有：NaHCO3

Na+ + HCO3－， HCO3－

H+ + CO32－

H2O

H++OH－

（2）多種溶液中指定離子濃度相對大小的比較：要考慮溶液中其他離子對該離子的影響。

（例題1）相同溫度下等物質的量濃度的下列溶液中,c（NH4＋）最大的是 （ B ）

A. NH4HSO4 B. NH4HCO3 C. NH4Cl D. NH4NO3

（3）兩種溶液混合後離子濃度大小的比較：取決於弱酸（或弱鹼）的電離程度和它的離子的水解程度的大小。

①強酸弱鹼鹽和弱鹼在溶液中等濃度共存時，弱鹼的電離程度比它的離子的水解程度大，弱鹼的電離會抑制鹽的水解使溶液呈鹼性，此時可忽略鹽的水解。

如：NH4Cl和NH3·H2O（1︰1）

NH4Cl

NH4＋ + Cl―

NH3·H2O

NH4＋ + OH―

H2O

OH― + H＋

c(NH4＋)＞c(Cl―)＞c(OH―)＞c(H＋)

②強鹼弱酸鹽和弱酸在溶液中等濃度共存時，弱酸的電離會抑制鹽的水解使溶液呈酸性，此時可忽略鹽的水解。如：

CH3COOH和CH3COONa（1︰1） c(CH3COO―)＞c(Na＋)＞c(H＋) ＞c(OH―)

（例題2）將pH等於12的NaOH 溶液與pH等於2的某酸溶液等體積混合，則所得溶液的pH為（ C ）

A.溶液pH等於7 B.溶液pH大於或等於7

C.溶液pH小於或等於7 D.溶液pH無法確定

（教學評價）

1.常溫下將稀NaOH溶液與稀CH3COOH溶液混合，不可能出現的結果是（ AD ）

A. pH ＞ 7，且c(OH—) ＞ c(Na+) ＞ c(H+) ＞ c(CH3COO—)

B. pH ＞ 7，且c(Na+) + c(H+) = c(OH—) + c(CH3COO—)

C. pH ＜ 7，且c(CH3COO—) ＞c(H+) ＞ c(Na+) ＞ c(OH—)

D. pH ＝ 7，且c(CH3COO—) ＞ c(Na+) ＞ c(H+) = c(OH—)

2.用物質的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配製成1L混合溶液，已知其中c（CH3COO―）大於c（Na＋）。對該混合溶液的下列判斷正確的是（ ）

A. c（H＋）＞c（OH―） B. c（CH3COOH）+ c（CH3COO―）= 0.2mol/L

C. c（CH3COOH）＞c（CH3COO― ） D. c（CH3COO―）+c（OH―）= 0.2mol/L

3.某二元酸H2A在水中發生電離：H2A

H+ + HA―，HA―

H+ + A2―

下列敘述不正確的是

A.在NaHA溶液中c(Na+)＞c(HA―)＞c(OH―)＞(H+)

B.在Na2A溶液中c(Na+)＞c(A2―)＞c(OH―)＞c(H+)

C.在NaHA溶液中c(Na+)+c (H+)=c(HA―)+2 c(A2―)+c(OH―)

D.在H2A溶液中(H+)=c(HA―)+2 c(A2―)+c(OH―)

4.（2019·許昌月考）常溫下，下列溶液中的微粒濃度關係正確的是（ D ）

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(HCO3(－))＞c(CO3(2－))＞c(H2CO3)

C．pH＝11的氨水與pH＝3的鹽酸等體積混合：c(Cl－)＝c(NH4(＋))＞c(OH－)＝c(H＋)

D．0.2 mol·L－1 CH3COOH溶液與0.1 mol·L－1 NaOH溶液等體積混合：2c(H＋)－2c(OH－)＝c(CH3COO－)－c(CH3COOH)

【課堂小結】電解質溶液中離子濃度大小的比較儘管複雜，但解題關鍵是抓住平衡主線，認真分析並按照離子的電荷守恆，物料守恆（元素的原子守恆）理清關係，就可快速解答。

【作業設計】練習冊習題

【教學感悟】

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