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一、单一溶液型
例1:在0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中,c(CH3COO-)c(OH-)、c(H+)、c(CH3COOH)的大小关系为: 。
在此题中,主体溶液是CH3COOH,也就是“老子”,CH3COOH电离可以电离出,CH3COO-和H+,也就是“儿子”,CH3COO-还会发生水解,会得到OH-,即“孙子”,而我们知道,无论是电离还是水解,其程度都是非常微弱的,这也就决定了从总体上来看,老子>>儿子>>孙子,用图形来表示就是:
那么同学们可能会问:第二代内部有两种粒子,它们的大小关系是怎样的呢?因为弱酸的电离是1:1电离,而CH3COO-又有少量水解,所以,c(H+) >c(CH3COO-)。这几种粒子浓度大小顺序就是c(CH3COOH) >c(H+) >c(CH3COO-)> c(OH-)。
例2:在氯化铵溶液中的粒子浓度大小比较。
在此题中,“老子”、“儿子”、“孙子”分别是:
在第一代内部,由于NH4+少了些,所以c(Cl-)>c(NH4+)。
在第二代内部,由于NH3·H2O少了些,所以c(H+) >c(NH3·H2O)。
故总顺序为:c(Cl-)>c(NH4+) >c(H+) >c(NH3·H2O) > c (OH-)。
那么有些考题是考查混合溶液中的粒子浓度的,是不是也满足上面的规律呢?答案是肯定的。我们一起来看一下。
二、混合溶液型
1、不反应型
例3:等浓度等体积的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中的粒子浓度比较。
在此题中,“老子”、“儿子”分别是:
在第一代内部,若是完全不考虑电离以及水解的话,三种粒子的浓度是相等的,假设都是1。但是事实上电离水解过程都有发生,CH3COOH的电离程度要大于 CH3COO-的水解程度, 因此相当于只电离不水解,溶液显酸性。所以c(CH3COO-)>1 ,c(CH3COOH)<1 , c(Na+)=1。所以得到c(CH3COO-) > c(Na+)>c(CH3COOH) 。
在第二代内部,由于溶液显酸性,c(H+)>c(OH-)。
故总顺序为:c(CH3COO-) > c(Na+)>c(CH3COOH)> c(H+)>c(OH-)。
2、反应型
首先,同学们要牢记:若是发生反应,一定是看反应后的溶液。我们会惊喜地发现,反应后的溶液类型就是我们上边所提到的几种简单类型之一。
例4:等体积等浓度的MOH强碱溶液和HA弱酸溶液混合溶液中的粒子浓度大小比较。
上述溶液混合后,会发生反应,最后溶液为MA盐溶液。故该题目即转化为比较单一的MA溶液中的粒子浓度,依例2可分析。
例5:将0.2mol·L-1HCN溶液和0.1mol·L-1的NaOH溶液等体积混合后的粒子浓度的大小比较。
上述溶液混合后,会发生反应,最后溶液为等浓度的NaCN和HCN的混合溶液。可依例3进行分析。需要注意的是:HCN的电离程度要小于CN-的水解程度,溶液显碱性。
例6:将20mL 0.1mol·L-1的氯化铵溶液与10mL 0.1mol·L-1氢氧化钠溶液混合后的溶液中粒子浓度大小比较。
上述溶液混合后,会发生反应,最后溶液为等浓度的NH4Cl 和NH3·H2O以及NaCl的混合溶液。相当于在例3基础上加入了强电解质NaCl,其并不会影响电离水解,仍可以依例3来分析。“老子”、“儿子”分别是:
在第一代内部,若是完全不考虑电离以及水解的话,NH4Cl 和NH3·H2O以及NaCl三种物质的物质的量相同,假设都是1。则Cl-为2,Na+ ,NH4+, NH3·H2O均为1。但是事实上电离水解过程都有发生,NH3·H2O的电离程度要大于的水解程度, 因此相当于只电离不水解,溶液显碱性。所以c(NH4+)>1 ,c(NH3·H2O)<1 , c(Na+)=1,c(Cl-)=2 。所以得到c(Cl-) >c(NH4+)> c(Na+)>c(NH3·H2O)。
在第二代内部,由于溶液显碱性, c(OH-) >c(H+)。
故总顺序为:c(Cl-) >c(NH4+)> c(Na+)>c(NH3·H2O) >c(OH-) >c(H+)。
以上就从不同的题型分别阐释了“老子比儿子厉害”这句话的含义。因为要掌握这部分题目还需要具备如溶解平衡、电离平衡、水解平衡、电荷守恒、物料守恒、质子守恒等基础知识,所以同学们要重视基础知识基本原理的学习,并掌握上述技巧,熟练运用,相信大家都能够攻克这个难关!