一元強酸與弱鹼混合溶液離子濃度大小比較教學論文

一元強酸與弱鹼混合溶液離子濃度大小比較教學論文

  摘 要:電解質溶液中離子濃度大小比較是高中化學教學的重點。而一元強酸與弱鹼混合溶液離子濃度大小比較不僅是教學中的難點,同時也在混合溶液各離子濃度大小比較教學中起到重要作用。

  關鍵詞:一元強酸;弱鹼;離子濃度;比較

  電解質溶液中離子濃度大小比較問題,是高考的“熱點”之一。其中以“混合溶液各離子濃度大小比較”這類題型最為常見,這種題型考查的知識點多,靈活性、綜合性較強,有較好的區分度,它能有效地測試出學生對強弱電解質、電離平衡、電離度、水的電離、pH值、離子反應、鹽類水解等基本概念的掌握程度及對這些知識的綜合運用能力。由於考查知識點較多,很多學生在解題時思路混亂造成解題失敗,如何用簡捷的方法準確尋找這類問題的答案,筆者從一元強酸與弱鹼混合溶液離子濃度大小比較入手,結合具體試題,淺談解題方法與技巧。

  例1.(2005江蘇)常溫下將稀NaOH溶液與稀CH3COOH溶液混合,不可能出現的結果是()

  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溶液與稀CH3COOH溶液混合時,溶液最終pH值可能有以下三種情況。

  1.pH>7混合後溶液呈鹼性,認為CH3COOH向NaOH溶液中滴加,溶液離子濃度隨著CH3COOH量的增加可能出現的情況:

  ①c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)CH3COOH向NaOH溶液中剛開始滴加。

  ②c(Na+)>c(OH-)=c(CH3COO-)>c(H+)CH3COOH的量逐漸增多時會出現c(OH-)=c(CH3COO-)的情況。

  ③c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)CH3COOH與NaOH溶液恰好完全反應溶液中只有CH3COONa。

  綜上,pH>7溶液中c(Na+)最多且溶質可能為NaOH和CH3COONa或只有CH3COONa。

  2.pH=7混合後溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),依據電荷守恆則c(Na+)=c(CH3COO-)離子關係。

  ④c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)或c(CH3COO-)=c(Na+)>c(H+)=c(OH-),此時溶液中溶質應為CH3COOH和CH3COONa。

  3.pH<7混合後溶液呈酸性,認為NaOH向CH3COOH溶液中滴加,()溶液離子濃度隨著NaOH量的.增加可能出現情況:

  ⑤c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-),NaOH向CH3COOH溶液中剛開始滴加。

  ⑥c(CH3COO-)>c(H+)=c(Na+)>c(OH-),NaOH向CH3COOH溶液滴加的量逐漸增多。

  ⑦c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),NaOH滴加的量已很多,但是還未達到與CH3COOH完全反應的量。

  綜上,pH<7溶液中c(CH3COO-)最多且溶質為CH3COOH和CH3COONa。

  由以上分析可知此題答案為AD,若把這個題目理解透徹,有關一元強鹼與弱酸混合的很多題型便可迎刃而解。

  例2.某溶液中僅含有CH3COO-,H+,Na+,OH-四種離子,下列說法錯誤的是()

  A.溶液中四種離子濃度之間可能滿足:c(Na+)>c(OH-)>c(H+)>c(CH3COO-)

  B.若溶液中離子濃度之間滿足:c(Na+)=c(CH3COO-),則該溶液一定呈中性

  C.若原溶液溶質為CH3COONa,則c(Na+)>c(CH3COO-)>

  c(OH-)>c(H+)

  D.若原溶液中離子濃度滿足c(H+)>c(OH-),則原溶液一定是CH3COOH和CH3COONa

  答案:A。

  解析:A選項錯誤。由例1可知c(Na+)最多時,pH>7,則c(H+)應最小。

  B選項正確。此時只有一種情況,即pH=7,溶液呈中性。

  C選項正確。符合例1中溶液pH>7的第3種情況,即相當於CH3COOH與NaOH溶液恰好完全反應,原溶液中只有CH3COONa,則此選項中離子濃度大小關係正確。

  D選項正確。由於離子濃度滿足c(H+)>c(OH-),則pH<7,符合例1中溶液CH3COOH過量這一情況,即原溶液溶質一定為CH3COOH和CH3COONa。

  由分析可知此題是例1的變形題。

  例3.(2007年高考理綜四川)在25℃時,將pH=11的NaOH溶液與pH=3的CH3COOH溶液等體積混合後,下列關係式中正確的是()

  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選項錯誤。由題意可知,由於弱酸部分電離即

  c(CH3COOH)>10-3mol·L-1c(Na+)=c(OH-)=c(H+)=10-3mol·L-1,則c(Na+)<c(CH3COO-)+c(CH3COOH)。

  B選項錯誤。該選項應依據電荷守恆為c(H+)+c(Na+)=

  c(CH3COO-)+c(OH-)

  C選項錯誤。pH之和為14時,強鹼弱酸等體積混合,由於弱酸部分電離,即c(CH3COOH)>10-3mol·L-1,則最終溶液呈酸性pH<7,c(Na+)最多不符合例1中溶液CH3COOH過量這一情況,那麼

  c(CH3COO-)應最多。

  D選項正確。由前面分析可知最終溶液呈酸性pH<7,

  c(CH3COO-)最多符合例1中溶液CH3COOH過量這一情況,但是c(Na+)與c(H+)關係是否正確,由題意可知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,因此將兩溶液等體積混合後,二者溶液中已存在的

  OH-與H+恰好完全反應,則反應後c(Na+)大於c(H+)。

  例4.(2002年上海)在常溫下10mL pH=10的KOH溶液中,加入pH=4的一元酸HA溶液至pH剛好等於7(假設反應前後體積不變),則對反應後溶液的敘述正確的是()

  A.c(A-)=c(K+) B.c(H+)=c(OH-)<c(K+)<c(A-)

  C.V(總)≥20mL D.V(總)≤20mL

  答案:AD。

  解析:A選項正確。HA可能為強酸也可能為弱酸,但無論是強酸還是弱酸,常溫下pH=7,則C(H+)=C(OH-),由溶液中電荷守恆得C(A-)+C(OH-)=C(K+)+C(H+),可推出C(A-)=C(K+),則A正確。

  B選項錯誤。由以上分析可知c(H+)=c(OH-)<c(K+)=c(A-)。

  C、D選項需分情況討論:

  ①若HA為強酸,則酸鹼濃度一樣,恰好完全反應且生成的鹽為強酸強鹼鹽,當pH=7時,溶液等體積混合為20mL。

  ②若HA為弱酸,pH之和為14時,強鹼弱酸等體積混合,溶液呈酸性,由於弱酸部分電離,常溫下加入的HA濃度肯定大於10的-4次方,那麼要使反應後pH為7,加入的酸體積肯定小於10ml,V(總)<20mL則C選項錯誤。

  綜上,答案為AD。

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