【知识点详解】
1. **电离平衡理论**:在溶液中,弱电解质(如弱酸、弱碱)的电离是不完全的,只有一部分分子会离解成离子。例如,0.1 mol/L的醋酸(CH3COOH)溶液中,醋酸分子的电离程度有限,离子浓度的关系为c(H+) < c(CH3COO-) < 0.1 mol/L。醋酸钠(CH3COONa)溶液中,由于醋酸根离子(CH3COO-)的水解,c(Na+) > c(CH3COO-)。
2. **水解平衡理论**:弱离子(如弱酸根离子、弱碱的阳离子)在溶液中会水解,但这个过程也是微弱的。以0.1 mol/L的氨水(NH3·H2O)为例,c(NH3·H2O) > c(OH-) > c(NH4+) > c(H+)。
3. **电荷守恒**:在任何电解质溶液中,阳离子所带的正电荷总量等于阴离子所带的负电荷总量。例如,NH4Cl溶液中,c(NH4+)+c(H+) = c(Cl-)+c(OH-)。
4. **物料守恒(原子/团守恒)**:特定元素的原子总数在电离和水解过程中保持不变。对于NH4Cl溶液,c(NH4+)+c(NH3·H2O) = c(Cl-)。
5. **质子守恒(水的电离守恒)**:溶液中,得到或失去质子(H+)的物质的量是相等的。例如,NH4Cl溶液中,c(H+) = c(OH-) + c(NH3·H2O)。
6. **离子浓度比较**:比较溶液中不同离子的浓度,需要考虑电离平衡、水解平衡以及守恒关系。例如,在CH3COONa溶液中,电荷守恒为c(Na+)+c(H+) = c(CH3COO-)+c(OH-),物料守恒为c(Na+) = c(CH3COO-)+c(CH3COOH),质子守恒为c(OH-) = c(H+)+c(CH3COOH)。
7. **训练题目解析**:
- CH3COONa溶液:电荷守恒c(Na+)+c(H+) = c(CH3COO-)+c(OH-),物料守恒c(Na+) = c(CH3COO-)+c(CH3COOH),质子守恒c(OH-) = c(H+)+c(CH3COOH)。
- NaHCO3溶液:电荷守恒c(Na+)+c(H+) = c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-),物料守恒c(Na+) = c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3),质子守恒c(OH-) = c(H+)+c(CO32-)+c(H2CO3)。
- 0.1 mol/L Na2CO3溶液:电荷守恒c(Na+)+c(H+) = c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-),物料守恒1/2c(Na+) = c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-),质子守恒c(OH-) = c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO3-)。
8. **解题策略**:
- 完全理解弱电解质的电离和弱离子的水解原理。
- 应用电荷守恒、物料守恒和质子守恒来建立等式关系。
- 确保所有涉及到的离子和分子都被考虑到。
- 分析特定离子的来源和去向,如质子的得失。
这些知识点是中学化学教育中关于溶液中离子浓度比较的重要内容,适用于解决涉及单一溶质或混合溶液中离子浓度关系的问题。通过深入理解和熟练应用这些理论,可以解决各种复杂的离子浓度比较问题,提升分析和解决问题的能力。