离子浓度大小的比较方法

在新课程·人教版·选修4《化学反应原理》中，教师在介绍了弱电解质的电离和盐类的水解后，有关电解质溶液中离子浓度大小的比较就成了学生比较头疼的一个问题，而关于离子浓度大小的比较也是高考的一个热点问题。现结合教学过程中几类典型的习题，我来谈一下我对离子浓度大小的比较的认识，具体分析如下：
　　
　　1．同浓度的不同溶液中，同一离子浓度大小的比较
　　
　　首先，我们应明确强电解质的完全电离产生的离子的浓度比弱电解质的不完全电离产生的离子浓度要大；弱电解质的电离或离子的水解程度均很弱。
　　
　　情况一：溶质只发生电离。
　　
　　强电解质的离子的浓度（下角标大的＞下角标小的离子的浓度）＞ 弱电解质的 ＞ 有抑制作用的弱电解质的电离
　　
　　情况二：电离后离子又发生水解。
　　
　　（1）强电解质的离子的浓度（下角标大＞下角标小的离子的浓度）；
　　
　　（2）有抑制作用的水解 ＞ 单一离子的水解 ＞ 有促进作用的水解（双水解）
　　
　　情况三：对于离子既发生水解又发生电离时，应视电离和水解程度的相对大小而定。
　　
　　例1：物质的量浓度相同的下列物质,在指定的离子浓度的比较中错误的是（ ）
　　
　　A．c（PO43-）：Na3PO4 ＞ Na2HPO4 ＞ NaH2PO4 ＞ H3PO4
　　
　　B．c（CO32-）：（NH4）2CO3 ＞ Na2CO3 ＞ NaHCO3 ＞ NH4HCO3
　　
　　C．c（NH4+）：（NH4）2SO4 ＞ （NH4）2CO3 ＞ NH4HSO4 ＞ NH4Cl
　　
　　D．c（S2-）： Na2S ＞ H2S ＞ NaHS＞ （NH4）2S
　　
　　分析：A：考虑电离后三者电离出的c（H+）逐渐增大，对产生PO43-的电离有抑制作用，故A正确；B：Na2CO3最大，其次是（NH4）2CO3，因为后者要发生水解，NaHCO3和NH4HCO3中由HCO3-电离产生，而NH4HCO3中HCO3-和NH4+相互促进水解，HCO3-浓度较小，NaHCO3 ＞ NH4HCO3，故B错误；C：四种盐均完全电离，（NH4）2SO4 和（NH4）2CO3较大，但后者的阴阳离子会发生相互促进的水解，应为（NH4）2SO4 ＞ （NH4）2CO3，NH4HSO4 与NH4Cl，NH4HSO4 电离产生的H+对NH4+的水解有抑制作用，应为NH4HSO4 ＞ NH4Cl，故C正确；D：Na2S和（NH4）2S较大，但后者发生双水解，应为Na2S＞（NH4）2S，H2S 要电离产生S2-，为H2S的二级电离，程度很小，应为H2S ＞ NaHS，故D错误。所以答案为：BD。
　　
　　2．单一溶质的溶液中不同离子浓度大小的比较
　　
　　首先，电解质完全电离时，微粒下角标大的，离子浓度较大；
　　
　　其次，下角标相同时，电解质完全电离后，无变化的离子浓度较大，对于发生部分电离的离子浓度较小（或只发生水解的），其对应的生成物浓度更小；
　　
　　再次，对于既电离又水解的离子，要视电离与水解的相对大小而定；
　　
　　最后，如涉及到c（H+）或c（OH-）的大小比较时，有时还需考虑水的电离或电解质溶液中的电荷守恒。
　　
　　例2：0.1moL/L的NaOH溶液0.2L，通入448mL（标准状况）H2S气体，所得溶液离子浓度大小关系正确的是（ ）
　　
　　A．c（Na+）＞ c（HS-）＞ c（OH-）＞ c（H2S）＞ c（S2-）＞ c（H+）
　　
　　B．c（Na+）+ c（H+）= c（HS-）+ c（OH-）+ c（S2-）
　　
　　C．c（Na+）= c（H2S）+ c（HS-）+ c（S2-）+ c（OH-）
　　
　　D．c（OH-）+ c（S2-）= c（H+）+ c（H2S）
　　
　　分析：由计算得溶质为：NaHS，HS-的水解程度大于电离程度，NaHS在溶液中存在：
　　
　　NaHS = Na+ + HS- ； HS- + H2O = OH- + H2S（程度较大）；
　　
　　HS- S2- + H+（程度很小）； H2O OH- + H+。
　　
　　对于离子浓度大小不难得出：c（Na+）＞ c（HS-）＞ c（OH-）＞ c（H2S）＞ c（H+）
　　
　　＞ c（S2-），故A错；B项所列为电荷守恒，但c（S2-）应为2c（S2-），故B错；C为物料守恒，Na原子与S原子个数比为1︰1，应为c（Na+）= c（H2S）+ c（HS-）+ c（S2-），故C错；D为水的电离守恒，为c（OH-）= c（H+）+ c（H2S）- c（S2-），变形即得c（OH-）+ c（S2-）= c（H+）+ c（H2S），或由前两个守恒推得，故D正确。
　　
　　3．两种溶质的溶液中离子浓度大小的比较
　　
　　如果发生化学反应，先反应，后比较；具体比较大小还要取决于溶质物质的量的相对大小和题中的信息，下面就CH3COOH与NaOH的混合讨论如下：
　　
　　发生反应：CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O，
　　
　　情况一：如果正好反应，所得为CH3COONa溶液，常温下，pH＞7，
　　
　　c（Na+）＞ c（CH3COO-）＞ c（OH-）＞ c（H+）；
　　
　　情况二：如果NaOH有剩余，常温下，pH＞7，
　　
　　NaOH过量较少时，为：c（Na+）＞ c（CH3COO-）＞ c（OH-）＞ c（H+）
　　
　　NaOH过量较多时，为：c（Na+）＞ c（OH-）＞ c（CH3COO-）＞ c（H+）；
　　
　　情况三：如果CH3COOH有剩余，pH大小视具体情况而定，
　　
　　（1）CH3COOH过量很少，使pH = 7时，c（Na+）= c（CH3COO-）＞ c（OH-）= c（H+）
　　
　　（2）CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度，（或由题中信息得知）
　　
　　pH ＜ 7，c（CH3COO-）＞ c（Na+）＞ c（H+）＞ c（OH-）或
　　
　　c（CH3COO-）＞ c（H+）＞ c（Na+）＞ c（OH-）
　　
　　（3）当CH3COOH过量极少CH3COONa很多时，也可能使溶液pH＞7，
　　
　　c（Na+）＞ c（CH3COO-）＞ c（OH-）＞ c（H+）
　　
　　总之，我们要善于运用矛盾的观点，抓住事物的主要矛盾而忽略次要的问题，再综合考虑电解质溶液中涉及到的守恒关系（电荷守恒、物料守恒、质子守恒），准确辨认和灵活运用所学知识，就能快速解题。