有关溶液中离子浓度大小的判断与比较,运用好各种平衡知识解题,可使此类问题顺利得以解决。
1.溶解平衡
【例1】若把足量的AgCl分别投入①10mL蒸馏水②10mL 0.1mol·L-1 NaCl溶液③10mL 0.1mol·L-1AlCl3溶液④10mL 0.1mol·L-1CaCl2溶液中,搅拌后在相同温度下Ag+浓度由大到小的顺序为 。
【解析】所给蒸馏水、NaCl溶液、AlCl3溶液和CaCl2溶液,其c(Cl-)从小到大的顺序是:①〈②〈④〈③。由溶解平衡知识知:当AgCl溶解达到平衡时,Ag+和Cl-物质的量浓度之积为一定值,可见溶液中[Cl-]越大, AgCl在其中的溶解度越小,故[Ag+]浓度由大到小的顺序为①〈②〈④〈③.
2.电离平衡
【例2】下列溶液中,c(OH-)最小的是( )
A.向0.1mol·L-1的NaOH溶液中加入同体积的蒸馏水
B.向0.1mol·L-1的氨水中加入同体积的蒸馏水
C.向0.2mol·L-1的NaOH溶液中加入同体积的0.1mol·L-1盐酸
D.向0.2mol·L-1的氨水中加入同体积的加入同体积的0.1mol·L-1盐酸
【解析】由提给条件易算出:A、C两种溶液中NaOH的浓度均为0.05 mol·L-1,B、D两种溶液中氨水的浓度均为0.05
mol·L-1。由于NaOH是强碱完全电离,可见A、C两种溶液中c(OH-)均为0.05
mol·L-1;NH3·H2O是弱电解质部分电离,在B、D两种溶液中均存在电离平衡:NH3·H2ONH4+ +OH-,故B、D中c(OH-)均小于0.05
mol·L-1,又由于D中存在较多的NH4+,使电离平衡向逆反应方向移动,故D中c(OH-)最小。
3.水解平衡
【例3】5 mL0.2 mol·L-1KOH溶液与10 mL0.1mol·L-1的醋酸混合,在所得溶液中( )
A.c(K+)〉c(CH3COO-) 〉c(H+)〉c(OH-)
B.c(K+)〉c(CH3COO-) 〉c(OH-) 〉c(H+)
C.c(K+)〉c(CH3COO-) 〉c(OH-) =c(H+)
D.c(K+)=c(CH3COO-) 〉c(OH-) 〉c(H+)
【解析】由题意知,CH3COOH与KOH等物质的量反应,产物CH3COOK为强碱弱酸盐,由于在溶液中存在水解平衡:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,所以c(K+)〉c(CH3COO-),且溶液显碱性,故答案应选B。
4.共轭平衡
【例4】将PH=3盐酸溶液和PH=11的氨水等体积混合后,溶液显碱性,溶液中离子浓度关系正确的是( )
A.c(NH4+)> c(Cl-)> c(H+)> c(OH-)
B.c(NH4+)> c(Cl-)> c(OH-)> c(H+)
C.c(Cl-)> c(NH4+)> c(H+)> c(OH-)
D.c(Cl-)> c(NH4+)> c(OH-> c(H+))
【解析】由题意知,混合前两溶液中[H+]=[OH-]=[HCl]=1×10-3 mol·L-1,由于NH3·H2O是弱电解质部分电离,故反应前c(NH3·H2O)
〉c(HCl),两溶液混合后反应,NH3·H2O过量,反应后得到NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液,混合溶液中NH3·H2O的电离与NH4+的水解形成共轭平衡关系:NH3·H2ONH4+ +OH-,NH4+ +H2O
NH3·H2O+H+,由于NH3·H2O的电离能力大于NH4+的水解能力,所以c(NH4+)> c(Cl-),且溶液显碱性,答案为B。
5.电荷平衡
【例5】常温下,将甲酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液pH=7,则此溶液中( C )
A.c(HCOO-)>c(Na+)
B.c(HCOO-)<c(Na+)
C.c(HCOO-)=c(Na+)
D.无法确定c(HCOO-)与c(Na+)的关系
【解析】在甲酸与氢氧化钠溶液混合中共含HCOO-、H+、Na+、OH-四种离子,根据溶液中电荷平衡原理,c(HCOO-)+c(OH-)= c(H+)+c(Na+),已知所得溶液pH=7,即知c(OH-)= c(H+),所以易推知c(HCOO-)=c(Na+),答案为C。
6.物料平衡
所谓物料平衡即电解质发生电离或水解前某元素的原子(或离子)的物质的量应等于电解质溶液中所有含该元素的微粒中原子(或离子)的总的物质的量。
【例6】.在0.1mol/L的NaHCO3溶液中,下列各关系式正确的是(. )
A.c(Na+)> c(HCO3-)> c(H+)> c(OH-)
B.c(Na+)+c(H+) = c(HCO3-)+ c(OH-)+2c(CO32-)
C.c(Na+)= c(HCO3-)> c(OH-)> c(H+)
D.c(Na+) = c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)
【解析】由物料平衡可知HCO3-的初始浓度应该等于电离和水解分别达平衡时各产物及剩余HCO3-的浓度之和,即c(HCO3-)初始 =c(CO32-)+c(HCO3-)c(H2CO3),因c(Na+)= c(HCO3-)初始 ,所以答案D正确,在从电荷平衡的角度知答案B也正确,故本题答案为BD。