水龙头断在水管里妙招高中化学溶液离子水解与电离中三大守恒详解

2021年1月18日发(作者：霍安祥)

电离与水解

电解质溶液中有关离子浓度的判断是近年高考的重要题型之一 。解此类型题的关键是
掌握“两平衡、两原理”
，即弱电解质的电离平衡、盐的水解平衡和电解 质溶液中的电荷守
恒、物料守恒原理。首先，我们先来研究一下解决这类问题的理论基础。


一、电离平衡理论和水解平衡理论

1.
电离理论：
< br>⑴弱电解质的电离是
微弱
的，
电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的，同时注意考虑水
的电离的存在；⑵多元弱酸的电离是分步的，主要以
第一步电离为主
；


2.
水解理论：

从盐类的水解的特征分析：水 解程度是微弱的（一般不超过
2‰）。例如：
NaHCO
3
溶液中，
c(HCO
3
)
＞＞
c(H
2
CO
3
)< br>或
c(OH
)

理清溶液中的平衡关系并分清主次：

―
―

⑴弱酸的阴离子和弱碱的阳离子因水解而损耗；如
NaHCO
3
溶液中有：
c(Na
)

＞

c(HC O
3
)
。
⑵弱酸的阴离子和弱碱的阳离子的水解是
微量
的< br>（双水解除外）
，
因此水解生成的弱电解质
及产生
H
的（或< br>OH
）也是微量，但由于水的电离平衡和盐类水解平衡的存在，所以
水解后
的酸 性溶液中
c(H
)
（或碱性溶液中的
c(OH
)
）总是大于 水解产生的弱电解质的浓度；
⑶一
般来说“谁弱谁水解，谁强显谁性”，如水解呈酸性的溶液中
c(H
)
＞
c(OH
)
，水解呈碱性
的溶液中c(OH
)
＞
c(H
)
；⑷多元弱酸的酸根离子的水解是分步进 行的，主要
以第一步水解
为主
。

。

-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
二、电解质 溶液中的守恒关系

1
、电荷守恒：电解质溶液中的阴离子的负电荷总数等于阳离子的正电荷总数，
电荷守恒的重要应用是依据电荷守恒列出等式，
比较或计算离子的物质的量或物质的量
浓度 。如（
1
）在只含有
A
、
M
、
H
、
OH
四种离子的溶液中
c(A
)+c(H
)==c(M
)+c(O H
),
若
c(H
)
＞
c(OH
)
，则必然 有
c(A
)
＜
c(M
)
。

例如，在
NaHCO
3
溶液中，有如下关系：

C(Na< br>)+c(H
)==c(HCO
3
)+c(OH
)+2c(CO
3
)

书写电荷守恒式必须①准确的判断溶液中离子的种类；②弄清离子浓度和电荷浓度的关系。


＋
＋
―
―
2
―
＋
―
+
-
＋
－
＋
―
+
＋
-
―


2
、
物料守恒：就电解质溶液而言，物料守恒是指电解质发生变化
（反应或电离）
前某元素的原子（或离子）的物质的量等于电解质变化后溶液中所有含该元素
的 原子（或离子）的物质的量之和。

实质上，物料守恒属于原子个数守恒和质量守恒。

在
Na
2
S
溶液中存在着
S
的水解、
HS
的电离和水解、水的电离，粒子间有如下关系

c(S
)+c(HS
)+c(H
2
S)==1/2c(Na
) ( Na
,S
守恒
)
C(HS
)+2c(S
)+c(H)==c(OH
) (H
、
O
原子守恒
)
在
NaHS
溶液中存在着
HS
的水解和电离及水的电离。

HS
＋
H
2
O
―
―
―
2
―
―
2
―
―
＋
＋
2
―
2
―
―



H
2
S
＋
OH


HS
―
―



H
＋
S

H
2
O
―
＋
2
―



2
―
H
＋
OH


＋
＋
―
从物料守恒的角度分析，有如下等式：
c(HS
)+C(S
)+c(H2
S)==c(Na
)
；从电荷守恒的
角度分析，有如下等式：
c(HS
)+2(S
)+c(OH
)==c(Na
)+c(H
)；将以上两式相加，有：
c(S
)+c(OH
)==c(H
2
S )+c(H
)
得出的式子被称为质子守恒

2
―
―
＋
―
2
―
―
＋
＋

3
、质子守 恒：无论溶液中结合氢离子还是失去氢离子，但氢原子总数始终为定
值，也就是说结合的氢离子的量和失 去氢离子的量相等。

现将此类题的解题方法作如下总结。

二、典型题――溶质单一型

1
、弱酸溶液中离子浓度的大小判断

解此类题的关键是紧抓弱酸的电离平衡

［
点
击
试
题
］
0.1mol/L
的H
2
S
溶
液
中
所
存
在
离子
的
浓
度
由
大
到
小
的
排列
顺
序
是
_________________
解析：在H
2
S
溶液中有下列平衡：
H
2
S



H
+HS
―
；
HS
―
＋



H
+S
―

。已知多元弱酸的
＋2
＋
电离以第一步为主，第二步电离较第一步弱得多，但两步电离都产生
H
，因此答案应为：
c(H
)>c(HS
―
)>c(S
―
) >c(OH
―
)
＋
2
弱酸溶液中离子浓度大小的一般关系是：C(
显性离子
) > C(
一级电离离子
) >
C(
二级电离离子
) > C(
水电离出的另一离子
)

同样的思考方式可以解决弱碱溶液的问题








2
、弱碱溶液

［点击试题］室温下，0.1mol/L
的氨水溶液中，下列关系式中不正确的是

A. c(OH
)
＞
c(H
)
B.c(NH
3
·
H
2
O)+c(NH
4
)=0.1mol/L
C.c(NH
4
)
＞
c(NH
3
·
H2
O)
＞
c(OH
)
＞
c(H
)
D.c(OH
)=c(NH
4
)+c(H
)
下面我们以弱 酸强碱盐为例，
来介绍一下能发生水解的盐溶液中离子浓度大小比较的解题方
法
-
+
+
+
-
+
+
-
+
3、能发生水解的盐溶液中离子浓度大小比较
---
弱酸强碱型

解此类题型的关键是抓住盐溶液中水解的离子

在
CH
3
COONa
溶液中各离子的浓度由大到小排列顺序正确的是
( )
A
、

B
、

C
、

D
、

c (Na
)>c(CH
3
COO
)>c(OH
)>c(H
)
c(CH
3
COO
)>c(Na
)>c(OH
)>c(H< br>)
c(Na
)>c(CH
3
COO
)>c(H
)> c(OH
)
c(Na
)>c(OH
)>c(CH
3
COO
)>c(H
)



＋
―
―
＋
＋
―
＋
―
―
＋
―
＋
＋
―
―
＋
解析：在
CH
3
COONa
溶液中：
CH
3
COONa
―
Na
+CH
3
COO

，
CH
3
COO
+H
2
O
＋
―
―
＋
―
―



＋
CH
3
COOH+OH

；
―
而使c(CH
3
COO
)
降低且溶液呈现碱性，则
c(Na
)>c(CH
3
COO
)
，
c(OH
)>c(H
)
，又因一般盐
的水解程度较小，则
c(CH
3
COO
)>c (OH
),
因此
A
选项正确。

―
―
一元 弱酸盐溶液中离子浓度的一般关系是：
C(
不水解离子
)
>
C(
水解离子
)>C(
显
性离子
)>C(
水电离出的另外一种离 子
)

［点击试题］在
Na
2
CO
3
溶液 中各离子的浓度由小到大的排列顺序是
______
解
析
：
在Na
2
CO
3
溶
液
中
，
Na
2
CO
3
==2Na
+CO
3
+H
2
O< br>


―
2
―
＋
2
―

，
CO
3
2
―
+H
2
O



＋
HCO
3
+OH

，
HC O
3
2
―
―
―
―
H
2
CO
3
+OH

。
CO
3
水解使溶液呈现碱性，则
C (OH
)>C(H
)
，由于
CO
3
少部分水解，
2
―
―
―
―
―
―
则
C(CO
3)>C(HCO
3
)
，
HCO
3
又发生第二步水解，< br>则
C(OH
)>C(HCO
3
)
，
第二步水解较第一 步
水解弱得多，
则
C(HCO
3
)
与
C(OH)
相关不大，
但
C(H
)
比
C(OH
)
小得多，
因此
C(HCO
3
)
>
C(H
＋< br>―
―
＋
―
―
)
。此题的答案为：
C(H)3
))3
))
＋
―
―
2
―
＋
二元弱酸盐溶液中离子浓 度的一般关系是：
C(
不水解离子
)> C(
水解离子
)>C(显
性离子
)>C(
二级水解离子
)>C(
水电离出的另一离子< br>)

［随堂练习］
在
Na
2
S
溶液中下列关 系不正确的是

A
．

c
(Na
+
) =2c(HS
－
) +2c(S
2
－
) +c(H
2
S)



B
．
c(Na
+
) +c(H
+
)=c(OH－
)+c(HS
－
)+2c(S
2
－
)
C< br>．
c(Na
+
)
＞
c(S
2
－
)< br>＞
c(OH
－
)
＞
c(HS
－
)




D
．
c(OH
－
)=c(HS－
)+c(H
+
)+c(H
2
S)



［点击试题］判断
0.1mol/L
的
NaHCO
3
溶液中离子浓度的大小关系

解析：
因
NaHCO
3
==Na
+HCO
3
，
HCO< br>3
+H
2
O
＋
―
―



H
2
CO
3
+OH
，
HCO
3
―
2
―
―
―




H
+CO
3

。
HCO
3
的水解
＋
2
―
―
程度大于电离程度，因此溶液呈碱性，且
C(OH
) > C(CO
3
)
。由于少部分水解和电离，则
C(Na
)>C (HCO
3
)>C(OH
)>C(H
) > C(CO
3
)
。

＋
―
―
＋
2< br>―
二元弱酸的酸式盐溶液中离子浓度大小的一般关系是：
C(
不水解离子
)>C(
水解
离子
)>C(
显性离子
)>C(
水电离出的 另一离子
)>C(
电离得到的酸根离子
)

［随堂练习］草酸是二元 弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性，在
0.1mol/LKHC
2
O
4
溶液 中，下列
关系正确的是（
CD
）

A
．
c
(K
+
)+
c
(H
+
)=
c
(HC
2
O
4
-
)+
c
(OH
-
)+
c
(C
2
O
4
2-
)


< br>B
．
c
(HC
2
O
4
-
)+
c
(C
2
O
4
2-
)=0.1mol/L
C
．
c
(C
2
O
4
2-
)
＞
c
(H
2
C
2
O
4
)






D
．
c
(K
+
)=
c
(H
2
C
2
O
4
)+
c
(HC
2
O
4
-
)+
c
(C
2
O
4
2-
)
下面再让我们利用上述规律来解决一下强酸弱碱盐的问题

［点击试题］在氯化铵溶液中，下列关系正确的是（

）

A.c (Cl
)
＞
c(NH
4
)
＞
c(H
)＞
c(OH
) B.c(NH
4
)
＞
c(Cl)
＞
c(H
)
＞
c(OH
)
C.c(NH< br>4
)
＝
c(Cl
)
＞
c(H
)
＝< br>c(OH
) D.c(Cl
)
＝
c(NH
4
)< br>＞
c(H
)
＞
c(OH
)
+
-
+
-
-
+
+
-
-
+
+
-
+
-
+
-

三、典型题
----
两种电解质溶液相混合型的离子浓度的判断

解 此类题的关键是抓住两溶液混合后生成的盐的水解情况以及混合时弱电解质有无剩余，
若
有剩余 ，则应讨论弱电解质的电离。下面以一元酸、一元碱和一元酸的盐为例进行分析。

1
、强酸与弱碱混合

［点击试题］
PH=13
的
NH
3
·
H
2
O
和
PH=1
的盐酸等体积 混合后所得溶液中各离子浓度由大到
小的排列顺序是
____________
解析：
PH==1
的
HCl
，
C(H
)==0.1 mol/L
，
PH=13
的
NH
3
〃
H
2
O
，
C(OH
―
)== 0.1 mol/L
，则
＋
NH
3

〃
H
2
O
的浓度远大于
0.1 mol/L
，因此，两溶液混合时生成
NH
4
Cl
为强酸弱碱盐，氨水
过量，且
C(NH
3

〃
H
2
O)>C(NH
4
Cl)
，则溶液的酸碱性应由氨水 决定。即
NH
3
〃
H
2
O
的电离大于
NH
4
的水解，所以溶液中的离子浓度由大到小的顺序为：
C(NH
4
) >C(Cl
―
)>C(OH
―
)>C(H
)
。
< br>＋
＋
＋
需要我们注意的是，强酸弱碱盐溶液中加入一定量的弱碱，解题方法与此 题相同。

2
、强碱与弱酸混合

［点击试题］
PH=X< br>的
NaOH
溶液与
PH=Y
的
CH
3
COO H
溶液，已知
X+Y=14
，且
Y<3
。将上述两
溶液等体 积混合后，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序正确的是
( )
A
、

C(Na
)>C(CH
3
COO
)>C(OH
)>C(H< br>)
B
、

C(CH
3
COO
)>C(Na
)>C(H
)>C(OH
)
C
、

C(CH3
COO
)>C(Na
)>C(OH
)>C(H
)
D
、

C(Na
)>C(CH
3
COO
) >C(H
)>C(OH
)

＋
―
＋
―
―
＋
―
＋
―
＋
＋
―
＋
―
―
＋