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浅谈一元强酸与弱碱混合溶液离子浓度大小比较

时间：2022-08-25 18:04:28 化学论文我要投稿

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　　浅谈一元强酸与弱碱混合溶液离子浓度大小比较
　　
　　作者/邵莉
　　
　　摘要：电解质溶液中离子浓度大小比较是高中化学教学的重点。而一元强酸与弱碱混合溶液离子浓度大小比较不仅是教学中的难点，同时也在混合溶液各离子浓度大小比较教学中起到重要作用。
　　
　　关键词：一元强酸；弱碱；离子浓度；比较
　　
　　电解质溶液中离子浓度大小比较问题，是高考的“热点”之一。其中以“混合溶液各离子浓度大小比较”这类题型最为常见，这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、电离度、水的电离、pH值、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度及对这些知识的综合运用能力。由于考查知识点较多，很多学生在解题时思路混乱造成解题失败，如何用简捷的方法准确寻找这类问题的答案，笔者从一元强酸与弱碱混合溶液离子浓度大小比较入手，结合具体试题，浅谈解题方法与技巧。
　　
　　例1．（2005江苏）常温下将稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合，不可能出现的结果是（）
　　
　　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-）
　　
　　答案：AD。
　　
　　解析：稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合时，溶液最终pH值可能有以下三种情况。
　　
　　1.pH＞7混合后溶液呈碱性，认为CH3COOH向NaOH溶液中滴加，溶液离子浓度随着CH3COOH量的增加可能出现的情况：
　　
　　①c（Na+）＞c（OH-）＞c（CH3COO-）＞c（H+）CH3COOH向NaOH溶液中刚开始滴加。
　　
　　②c（Na+）＞c（OH-）=c（CH3COO-）＞c（H+）CH3COOH的量逐渐增多时会出现c（OH-）=c（CH3COO-）的情况。
　　
　　③c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（OH-）＞c（H+）CH3COOH与NaOH溶液恰好完全反应溶液中只有CH3COONa。
　　
　　综上，pH＞7溶液中c（Na+）最多且溶质可能为NaOH和CH3COONa或只有CH3COONa。
　　
　　2．pH＝7混合后溶液呈中性，c（H+）=c（OH-），依据电荷守恒则c（Na+）=c（CH3COO-）离子关系。
　　
　　④c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（CH3COO-）或c（CH3COO-）=c（Na+）＞c（H+）=c（OH-），此时溶液中溶质应为CH3COOH和CH3COONa。
　　
　　3.pH＜7混合后溶液呈酸性，认为NaOH向CH3COOH溶液中滴加，(www.fwsir.com)溶液离子浓度随着NaOH量的增加可能出现情况：
　　
　　⑤c（CH3COO-）＞c（H+）＞c（Na+）＞c（OH-），NaOH向CH3COOH溶液中刚开始滴加。
　　
　　⑥c（CH3COO-）＞c（H+）=c（Na+）＞c（OH-），NaOH向CH3COOH溶液滴加的量逐渐增多。
　　
　　⑦c（CH3COO-）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH-），NaOH滴加的量已很多，但是还未达到与CH3COOH完全反应的量。
　　
　　综上，pH＜7溶液中c（CH3COO-）最多且溶质为CH3COOH和CH3COONa。
　　
　　由以上分析可知此题答案为AD，若把这个题目理解透彻，有关一元强碱与弱酸混合的很多题型便可迎刃而解。
　　
　　例2．某溶液中仅含有CH3COO-，H+，Na+，OH-四种离子，下列说法错误的是（）
　　
　　A.溶液中四种离子浓度之间可能满足：c（Na+）＞c（OH-）＞c（H+）＞c（CH3COO-）
　　
　　B.若溶液中离子浓度之间满足：c（Na+）=c（CH3COO-），则该溶液一定呈中性
　　
　　C.若原溶液溶质为CH3COONa，则c（Na+）＞c（CH3COO-）＞
　　
　　c（OH-）＞c（H+）
　　
　　D.若原溶液中离子浓度满足c（H+）＞c（OH-），则原溶液一定是CH3COOH和CH3COONa
　　
　　答案：A。
　　
　　解析：A选项错误。由例1可知c（Na+）最多时，pH＞7，则c（H+）应最小。
　　
　　B选项正确。此时只有一种情况，即pH＝7，溶液呈中性。
　　
　　C选项正确。符合例1中溶液pH＞7的第3种情况，即相当于CH3COOH与NaOH溶液恰好完全反应，原溶液中只有CH3COONa，则此选项中离子浓度大小关系正确。
　　
　　D选项正确。由于离子浓度满足c（H+）＞c（OH-），则pH＜7，符合例1中溶液CH3COOH过量这一情况，即原溶液溶质一定为CH3COOH和CH3COONa。
　　
　　由分析可知此题是例1的变形题。
　　
　　例3．（2007年高考理综四川）在25℃时，将pH=11的NaOH溶液与pH=3的CH3COOH溶液等体积混合后，下列关系式中正确的是（）
　　
　　A．c（Na＋）=c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）
　　
　　B．c（H＋）=c（CH3COO－）＋c（OH－）
　　
　　C．c（Na＋）＞c（CH3COO－）＞c（OH－）＞c（H＋）
　　
　　D．c（CH3COO－）＞c（Na＋）＞c（H＋）＞c（OH－）
　　
　　答案：D。
　　
　　解析：A选项错误。由题意可知，由于弱酸部分电离即
　　
　　c（CH3COOH）＞10－3mol·L－1c（Na＋）=c（OH－）=c（H＋）=10－3mol·L－1，则c（Na＋）＜c（CH3COO－）＋c（CH3COOH）。
　　
　　B选项错误。该选项应依据电荷守恒为c（H+）+c（Na+）=
　　
　　c（CH3COO－）+c（OH-）
　　
　　C选项错误。pH之和为14时，强碱弱酸等体积混合，由于弱酸部分电离，即c（CH3COOH）＞10－3mol·L－1，则最终溶液呈酸性pH＜7，c（Na＋)最多不符合例1中溶液CH3COOH过量这一情况，那么
　　
　　c（CH3COO－）应最多。
　　
　　D选项正确。由前面分析可知最终溶液呈酸性pH＜7，
　　
　　c（CH3COO－）最多符合例1中溶液CH3COOH过量这一情况，但是c（Na＋）与c（H＋）关系是否正确，由题意可知pH＝11的NaOH溶液中c（Na＋）=c（OH－）=10－3mol·L－1，而pH＝3的CH3COOH溶液中c（H+）=10－3mol·L－1，因此将两溶液等体积混合后，二者溶液中已存在的
　　
　　OH－与H+恰好完全反应，则反应后c（Na＋）大于c（H＋）。
　　
　　例4．（2002年上海）在常温下10mL pH=10的KOH溶液中，加入pH=4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7（假设反应前后体积不变），则对反应后溶液的叙述正确的是（）
　　
　　A.c（A－）＝c（K+） B.c（H+）＝c（OH－）＜c（K+）＜c（A-）
　　
　　C.V（总）≥20mL D.V（总）≤20mL
　　
　　答案：AD。
　　
　　解析：A选项正确。HA可能为强酸也可能为弱酸，但无论是强酸还是弱酸，常温下pH=7，则C（H+）=C（OH-）,由溶液中电荷守恒得C（A-）+C（OH-）=C（K+）+C（H+），可推出C（A-）=C（K+），则A正确。
　　
　　B选项错误。由以上分析可知c（H+）＝c（OH－）＜c（K+）=c（A-）。
　　
　　C、D选项需分情况讨论：
　　
　　①若HA为强酸，则酸碱浓度一样，恰好完全反应且生成的盐为强酸强碱盐，当pH=7时，溶液等体积混合为20mL。
　　
　　②若HA为弱酸，pH之和为14时，强碱弱酸等体积混合，溶液呈酸性，由于弱酸部分电离，常温下加入的HA浓度肯定大于10的-4次方，那么要使反应后pH为7，加入的酸体积肯定小于10ml，V（总）＜20mL则C选项错误。
　　
　　综上，答案为AD。

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