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编辑人: 未来可期

calendar2025-07-20

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溶液中离子浓度大小比较:以NaHCO₃溶液为例的守恒法应用

在高中化学学科中,溶液中离子浓度大小比较是一个重要的考点。对于这一知识点的备考,掌握运用“电荷守恒(正电荷总数 = 负电荷总数)”以及“物料守恒(元素原子数守恒)”是非常关键的。

首先,我们来看以“NaHCO₃溶液”为例的具体情况。

一、定溶质
NaHCO₃溶于水后,在溶液中会发生水解和电离等过程。但我们要明确溶质就是NaHCO₃。

二、列守恒
1. 电荷守恒
- 在NaHCO₃溶液中,存在的离子有Na⁺、H⁺、HCO₃⁻、OH⁻、CO₃²⁻。根据电荷守恒,正电荷总数等于负电荷总数。那么就有:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃⁻)+2c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)。这里要注意,CO₃²⁻带两个单位的负电荷,所以在计算负电荷总数的时候要乘以2。
- 学习电荷守恒的方法就是要牢记溶液中所有阳离子所带正电荷的总和与所有阴离子所带负电荷的总和相等这个原则。多做一些不同类型盐溶液的电荷守恒练习题,比如Na₂CO₃溶液、NH₄Cl溶液等,加深对这一规律的理解。
2. 物料守恒
- 对于NaHCO₃溶液,Na原子和C原子的物质的量之比为1:1。由于碳酸氢根离子存在水解(HCO₃⁻+H₂O ⇌ H₂CO₃+OH⁻)和电离(HCO₃⁻ ⇌ H⁺+CO₃²⁻)的情况,但是C原子的总量不变。所以物料守恒式为:c(Na⁺)=c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)+c(H₂CO₃)。
- 要掌握物料守恒,关键是要理解元素原子数守恒的概念。在分析溶液中各种离子和分子的关系时,从原子种类和数量不变的角度出发去推导。

三、比大小
- 我们将电荷守恒式c(Na⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃⁻)+2c(CO₃²⁻)+c(OH⁻)和物料守恒式c(Na⁺)=c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)+c(H₂CO₃)联立起来。
- 由物料守恒可得c(Na⁺)=c(HCO₃⁻)+c(CO₃²⁻)+c(H₂CO₃),将其代入电荷守恒式中,就可以进行离子浓度的大小比较了。
- 一般来说,在NaHCO₃溶液中,由于碳酸氢根离子的水解程度大于电离程度,所以溶液显碱性,即c(OH⁻)>c(H⁺)。同时,根据上述守恒关系可以得出c(Na⁺)>c(HCO₃⁻)>c(OH⁻)>c(H₂CO₃)>c(CO₃²⁻)>c(H⁺)。

在备考溶液中离子浓度大小比较这一知识点时,要理解守恒的本质含义,并且熟练掌握以不同盐溶液为例的守恒式的推导过程。多做练习题,通过练习加深对这一知识点的理解和运用能力,这样才能在考试中准确快速地解决相关问题。

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