定性与定量来分析比较离子浓度大小
时间:2022-08-04 17:22 来源:未知 作者:化学自习室 点击:次 所属专题: 离子浓度大小比较
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一、离子间的定性关系分析溶液中离子间的定性关系,
我们首先应从宏观上把握,即确定溶液的酸碱性:其次应认清电离和水解反应程度的相对大小,在书写方程式时应按电离程度由大到小的顺序进行书写;再次,若离子关系比较复杂,应赋予离子具体的物质的量,以便进行离子或分子浓度的比较。
1.单一盐溶液的离子浓度关系
例1、试确定0.1 mol/L NaHCO3溶液中,离子浓度的大小关系。
解析:在NaHCO3溶液中,存在下列电离及水解平衡:NaHCO3=Na++HCO3-、HCO3-+H2OH2CO3+OH-;HCO3-H++CO32-、H2OH++OH-,;由于碳酸氢钠溶液呈碱性,所以HCO3-的水解是主要的,电离是次要的。从而得出离子浓度的大小关系为:
。
2.混合溶液的离子浓度关系
例2、在0.1 mol/L NH4Cl和0.1 mol/L NH3·H2O的混合溶液中,已知pH>7,试确定溶液中离子浓度的大小关系。
解析:由于溶液的pH>7,所以溶液中主要发生NH3·H2O的电离,而NH4+的水解是次要的。在0.1 mol/L NH4Cl和0.1 mol/L NH3·H2O的混合溶液中,存在下列电离平衡:NH4Cl=NH4++Cl-、NH3·H2ONH4++OH-、H2OH++OH-;离子浓度大小顺序关系为:
。
二、离子间的定量关系离子间的定量关系,也就是三个守恒关系。
在建立守恒关系前,我们需先明确参与平衡的微粒有哪些,以及离子间建立定量关系的前提。
电荷守恒:衡量的是平衡时溶液中离子浓度的定量关系,在此定量关系中,只含有离子而不含分子。
建立电荷守恒关系,需分两步走:
第一步,找出溶液中含有的所有离子;
第二步,把阳离子写在等式的一侧,阴离子写在等式的另一侧,各离子物质的量或浓度的系数就等于该离子所带电荷数。
物料守恒:根据起始量、起始物质中含有的除H、O元素外的元素原子间的定量关系,建立平衡溶液中各离子(H+、OH-除外)和分子(水除外)物质的量或浓度间的定量关系。
建立等量关系,需分两步走:
第一步,找出溶液中存在的离子和分子(H2O、H+、OH-除外);
第二步,利用起始物质中原子的定量关系,确定含有该原子的离子或分子间的定量关系。质子守恒:根据电离和水解方程式,建立H+与溶液中与H+相关的离子或分子间的定量关系。
建立等量关系,需分两步走:
第一,写出发生在溶液中的所有电离和水解反应方程式;
第二,从反应中的定量关系出发,建立H+与平衡离子或分子间的定量关系(不存在电离平衡或水解平衡的离子及分子除外)。
1.单一盐溶液的离子浓度关系
(1)电荷守恒
在例1中,阳离子为Na+、H+,阴离子为HCO3-、CO32-、OH-。电荷守恒关系为:
。
(2)物料守恒
在例1中,除了H+、OH-外,溶液中含有的微粒为:Na+、HCO3-、CO32-、H2CO3,按Na+与C原子两者个数相等关系,可得物料守恒关系为:c(Na+)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)。
(3)质子守恒
质子守恒关系,可从物料守恒和电荷守恒两式推出,也可由电离及水解方程式:NaHCO3=Na++HCO3-、HCO3-+H2OH2CO3+OH-;HCO3-H++CO32-、H2OH++OH-,进行推算。
在例1中去除与平衡无关的离子Na+,溶液中含有的微粒为:H+、OH-、HCO3-、H2CO3
则质子守恒关系为:
。
2.混合溶液的离子浓度关系
(1)电荷守恒在例2中,阳离子为NH4+、H+,阴离子为OH-、Cl-。电荷守恒关系为:c(NH4+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)。
(2)物料守恒在例2中,除去H+、OH-外,还含有的微粒有:Cl-、NH4+、NH3·H2O。从起始物质中Cl-与N原子的关系分析,物料守恒关系为:2c(Cl-)=c(NH4+)+c(NH3·H2O)。
(3)质子守恒质子守恒关系,可从物料守恒和电荷守恒两式推出,也可由电离及水解方程式:NH4Cl=NH4++Cl-、NH3·H2ONH4++OH-、H2OH++OH-进行推断。
在例2中除与平衡无关的离子Cl-,溶液中含有的微粒为:H+、OH-、NH4+、NH3·H2O。则质子守恒关系为:
2c(H+)=2c(OH-)+c(NH3·H2O)-c(NH4+)。
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