基于模型思想的离子浓度大小比较
一.溶液中电离、水解模型的建立
基于模型思想解决离子浓度大小的问题,首先要建立一个基本模型(因为仅仅是模型,不必过于苛求电离、水解平衡中的真实数值)。
模型1.弱酸、弱碱的电离程度很小,数量级只有约1%;
模型2.盐的水解程度很小,数量级只有约1%;
模型3.等浓度的一元弱酸及其正盐共存于溶液中时,酸的电离程度更大还是盐的水解程度更大,取决于酸的强度。
一般来说,若酸的酸性比碳酸强(即酸的电离度大于碳酸第一元电离度),则酸的电离程度大于对应的盐的水解程度;
反之,则盐的水解程度大于对应酸的电离程度。
常见的电离程度比碳酸强的酸、碱:HCOOH、CH3COOH、NH3•H2O、HSO3−,常见的电离程度比碳酸弱的酸:HClO、H2S、HCN、HCO3−。
模型4.三个守恒:
电荷守恒:如NaHCO3溶液中:
c(Na+)+c(H+)=c(HCO3−)+2c(CO32−)+c(OH−);
物料守恒:如NaHCO3溶液中n(Na+) : n(C)=1 : 1,推出:
c(Na+)=c(HCO3−)+c(CO32−)+c(H2CO3);
质子守恒:例如在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物;
NH3、OH−、CO32−为失去质子后的产物,故有以下关系:c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3)+c(OH-)+c(CO32−)。
在某些选项中所列的等式如果既不像电荷守恒也不像物料守恒,则可能是两个守恒式相加减得来的。如在NaHCO3溶液中,等式c(H2CO3)+c(H+)=c(CO32−)+c(OH−)实际上是NaHCO3溶液中电荷守恒等式①减去物料守恒等式②得来的。
等式① c(Na+)+c(H+)=c(HCO3−)+2c(CO32−)+c(OH−)
等式② c(Na+)=c(HCO3−)+c(CO32−)+c(H2CO3)
二.基于模型思想的图形与数字相结合解题实例
1.单一溶液离子浓度比较:
例1.在0.1mol/L的CH3COOH溶液中,下列关系正确的是
A.c(CH3COOH)> c(H+) > c(CH3COO−) > c(OH−)
B.c(CH3COOH)> c(CH3COO−) > c(H+) > c(OH−)
C.c(CH3COOH)> c(CH3COO−) = c(H+) > c(OH−)
D.c(CH3COOH)> c(CH3COO−) > c(OH−) >c(H+)
解析:如图1,假设CH3COOH分子有100 mol,其中有1.5mol CH3COOH分子发生电离(见模型1),
剩余CH3COOH分子为100 mol − 1.5 mol=98.5 mol,产生CH3COO-和H+ 均为1.5 mol,
但由于要考虑水自身电离的H+,故H+浓度比CH3COO−浓度大;溶液呈酸性,OH−浓度极小,
故CH3COO−浓度大于OH−。本题答案应选A。
例2.(2010广东理综)HA为酸性略强于醋酸