高考熱點(diǎn)探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

高考熱點(diǎn)探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘要：近年來(lái)比較水溶液中離子濃度大小一直是高考化學(xué)的熱點(diǎn)題型。解此類(lèi)題型首先要明確離子濃度的基本概念，以及掌握兩個(gè)平衡（弱電解質(zhì)電離平衡、鹽水解平衡）和三個(gè)守恒（電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒）。

關(guān)鍵詞：水溶液;離子濃度

決定溶液中離子濃度大小的因素很多，需綜合考慮物質(zhì)的量、溶解度、電離度、鹽類(lèi)的水解等因素。這個(gè)知識(shí)點(diǎn)之所以讓學(xué)生覺(jué)得很難，是因?yàn)榇蠖鄶?shù)學(xué)生對(duì)離子濃度的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有做到系統(tǒng)的整理、知識(shí)點(diǎn)較為分散，導(dǎo)致學(xué)生做到相關(guān)題型時(shí)會(huì)比較慌張，不止如何下筆。本文對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并講解了一些經(jīng)典例題，以期為化學(xué)教師和即將參加高考的同學(xué)提供一些幫助。

一、離子濃度的基本概念、理論

我們首先要理解離子濃度，就要從弱電解質(zhì)的電離平衡、區(qū)分強(qiáng)弱電解質(zhì)和鹽的水解平衡、水的電離平衡以及pH等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)著手。

1.我們比較離子濃度的大小，要根據(jù)其電離的特點(diǎn)，進(jìn)而強(qiáng)弱電解質(zhì)區(qū)分開(kāi)來(lái)，水溶液中強(qiáng)電解質(zhì)完全電離，并且不會(huì)以電解質(zhì)分子的形式存在。例如：在HC1溶液中：c（H）>c（Cl）>c（OH）;在NaOH溶液中的OH離子濃度大于Na大于H，而NaC1溶液中的：Na離子濃度和Cl濃度相同，而H離子濃度與OH濃度相同，并且前者要大于后者。

在水溶液中，能夠發(fā)生電離的弱電解質(zhì)只有少數(shù)，例如：CHCOOH在25°0.1mol/L的狀態(tài)下，其電離度只有1.32%，溶液中包括少量H和CHCOO離子，非常少的OH離子，而HO和CHCOOH分子居多。所以離子濃度大小排序應(yīng)為，c（CHCOOH）>c（H）>c（CHCOO）>c（H）>c（OH）;多元弱酸如HCO還要考慮分步電離：HCO?H+HCO;HCO?H+CO。弱電解質(zhì)的電離程度很小，且多元弱酸分步進(jìn)行電離，依次減弱，以第一步為主，所以，其離子濃度大小排序?yàn)閏（HCO）>c（H）>c（HCO）>c（CO），c（H）>c（OH）。

2.我們要通過(guò)鹽類(lèi)的水解，進(jìn)而對(duì)離子濃度的大小進(jìn)行比較，最終明白被水解的是哪些物質(zhì)。鹽類(lèi)水解程度很小，多元弱酸根陰離子，是通過(guò)分步進(jìn)行水解的，從第一步開(kāi)始逐級(jí)減弱。如：NaCO離子濃度大小排序?yàn)閏（Na）>C（CO3）>c（OH）>c（HCO）>c（HCO），c（OH）>c（H）。

要想將比較離子濃度大小這部分知識(shí)點(diǎn)吃透，就要深刻理解水解和電離的物質(zhì)都是哪些。一般情況下，沒(méi)有必要水解的是弱酸電離出的酸根離子，沒(méi)有必要考慮電離的是弱酸以及正鹽水解產(chǎn)生的酸式根，然而離子濃度較大的，如弱酸的酸式鹽溶液中的酸式根，就要對(duì)電離和水解都了解。

二、電離、水解的主次問(wèn)題

在溶液中通常存在著強(qiáng)電解質(zhì)的電離、弱電解質(zhì)的電離、弱根離子（弱酸的酸根或弱堿的陽(yáng)離子）的水解、水的電離等幾種情況，由于強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液中完全電離，故這一步電離產(chǎn)生的離子在溶液中通常是最多的，弱電解質(zhì)的電離、弱根離子的水解程度相差不多，這兩種情況產(chǎn)生離子的多少需要根據(jù)具體情況而定，水的電離最微弱，水電離產(chǎn)生的離子通常最少。解題思路如圖所示。

三、電解質(zhì)溶液中的守恒關(guān)系

1.電荷守恒：

正電荷總數(shù)等于負(fù)電荷總數(shù)。

例如在HS溶液中電荷守恒關(guān)系表現(xiàn)為：在HS中存在的陽(yáng)離子有H，陰離子有HS，S，OH，故此溶液的電荷守恒關(guān)系為：c（H）=c（HS）+c（OH）+2c（S）。并且一定不要忘記c（S）前的系數(shù)，這里考察電荷守恒等式成立的前提條件的理解，所以這里需要注意：電荷守恒中，陽(yáng)離子和陰離子所帶的正負(fù)電荷數(shù)是一定相等的，所以等式中離子前面的系數(shù)就是離子所帶電荷。

2.原子守恒（物料守恒）：

離子會(huì)通過(guò)電解質(zhì)溶液的電離或水解，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌x子或分子的形式，盡管如此，處于離子或分子中的特殊元素，其原子的總數(shù)沒(méi)有因其發(fā)生變化，例如NaCO在0.1mol/L的溶液狀態(tài)下原子守恒關(guān)系式表現(xiàn)為：固體狀態(tài)下NaCO中，Na與C的原子個(gè)數(shù)比為2：l，NaCO溶于水后，CO發(fā)生兩步水解：第一步：CO+HO=HCO+OH，第二步：HCO+HO=HCO+OH，溶液中C原子分別在CO，HCO，HCO中存在。根據(jù)原子守恒有c（Na）=2{c（CO）+（HCO）+（HCO）}。

3.質(zhì)子守恒：

分子或離子在電解質(zhì)溶液中，得到質(zhì)子（H）的物質(zhì)的量應(yīng)等于失去質(zhì)子（H）的物質(zhì)的量，例如在Na2S溶液中，水電離產(chǎn)生H，OH兩種離子，OH以離子形式存在于溶液中，H轉(zhuǎn)移到三個(gè)部分：仍然以H形式存在，與S結(jié)合形成HS，以及與HS結(jié)合生成HS。最終得出c（OH）=c（H）+c（HS）+2c（HS）。

例題：NaHCO溶液中比較離子濃度的大小，正確的選項(xiàng)為（）

A：c（H）>c（Na）>c（CO）>c（HCO）>c（OH）

B：c（HCO）>c（Na）>c（CO）>c（OH）>c（H）

C：c（HCO）>c（Na）>c（OH）>c（H）>c（CO）

D：c（Na）>c（HCO）>c（OH）>c（CO）>c（H）

解析：溶液中NaHCO發(fā)生電離：NaHCO=Na+HCO，因?yàn)槭菑?qiáng)電解質(zhì)，所以完全電離，故這一步驟產(chǎn)生的Na和HCO最多，又因?yàn)镠CO會(huì)發(fā)生水解，所以c（Na）>c（HCO）。HCO即發(fā)生電離：HCO=H+CO，也同時(shí)發(fā)生水解：HCO+HO=HCO+OH，由于NaHCO在水中顯堿性，所以產(chǎn)生的離子水解要大于電離，即c（OH）>c（CO）。HCO，電離產(chǎn)生的H，CO的濃度是相等的，比較兩者濃度大小應(yīng)該考慮水的電離：HO=H+OH因?yàn)樗婋x也會(huì)產(chǎn)生H，所以c（H）>c（CO）。故此題選D。

比較離子濃度大小不但考查學(xué)生對(duì)離