醋酸与氢氧化钠反应后离子浓度大小的诊断与解析

1醋酸与氢氧化钠反应后离子浓度大小的诊断与解析刘连亮安阳市第一中学河南安阳455000摘要：本文提出了解决醋酸与氢氧化钠反应后离子浓度大小比较的基本原则，系统研究了二者反应过程中，各微粒浓度的变化规律，并对其中的重、难点进行了突破，为广大学生学习此部分知识与提升解题能力找到了一条简捷的途径。关键词：破解醋酸氢氧化钠离子浓度比较近年高考化学试题中，有关醋酸与氢氧化钠溶液反应后的离子浓度大小比较问题，成为了高考命题的热点。学生对这类题得分率不高，错误的原因主要是对反应的过程情况不清楚，导致对离子浓度大小判断不准。解决这类问题的基本原则为：首先应分析反应完成后溶液的成分；其次分析反应中存在哪些过程，且相对程度的大小，进而确定溶液的酸碱性；最后还要注意充分利用电荷守恒和物料守恒来进行有关的判断。1醋酸与氢氧化钠反应过程中离子浓度变化的核心知识解读下面以CH3COOH滴加到NaOH溶液中为例，分析不同离子的浓度在反应过程中的变化关系。CH3COOH刚滴入到NaOH溶液时，发生反应：CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O，导致OH-浓度降低，此时有：c(Na+)＞c(OH-)，随着CH3COOH的不断滴加，CH3COO-浓度不断增大，会赶上或超过OH-浓度，也会赶上或超过Na+浓度，即离子浓度的大小会出现以下7种情况：（1）c(Na+)＞c(OH-)＞c(CH3COO-)＞c(H+)（2）c(Na+)＞c(OH-)=c(CH3COO-)＞c(H+)（3）c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(OH-)＞c(H+)。（4）c(Na+)=c(CH3COO-)＞c(OH-)=c(H+)（5）c(CH3COO-)＞c(Na+)＞c(H+)＞c(OH-)（6）c(CH3COO-)＞c(Na+)=c(H+)＞c(OH-)（7）c(CH3COO-)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(OH-)若是NaOH滴加到CH3COOH溶液中，反应过程中离子浓度的大小，则会按上述表达式反向出现，即先出现（7），再出现（6）等。常温下，上述表达式中，（1）、（2）、（3）三种情况的溶液的pH＞7，溶液呈碱性；第（4）种情况的溶液的pH=7，溶液呈中性；（5）、（6）、（7）三种情况的溶液的pH＜7，溶液呈酸性。第（4）种情况的离子浓度大小比较得出的依据是电荷守恒，此处有些学生容易与NaOH、CH3COOH恰好完全反应混为一谈。恰好完全反应是指NaOH、CH3COOH两者2图2等物质的量时的反应，此时溶质为CH3COONa，由于CH3COO-的水解，溶液呈碱性；当溶液呈中性时，此时CH3COOH稍过量，即n(CH3COOH)n(NaOH)。当NaOH、CH3COOH两者反应溶液呈酸性时，有两种反应情况在试题中经常出现，其一是n(CH3COOH)=2n(NaOH)，反应完成时，溶液中的溶质是CH3COOH、CH3COONa共存，且n(CH3COOH)=n(CH3COONa)，此时溶液中会同时存在两个反应过程，即CH3COOHCH3COO-+H+与CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-，且CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度，故有c(CH3COO-)＞c(Na+)＞c(CH3COOH)＞c(H+)＞c(OH-)；根据物料守恒可得到：c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)。其二当加入CH3COOH较多时，也会出现c(CH3COOH)＞c(CH3COO-)＞c(Na+)＞c(H+)＞c(OH-)。2典型试题举例解析例1.下图为向25mL0.1mol／LNaOH溶液中逐滴滴加0.2mol／LCH3COOH溶液过程中溶液pH的变化曲线如图1所示：（1）在AB区间内，c(OH-)c(H+)，则c(OH-)与c(CH3COO-)的大小关系是A．c(OH-)一定大于c(CH3COO-)B．c(OH-)一定小于c(CH3COO-)C．c(OH-)一定等于c(CH3COO-)D．c(OH-)可能大于、小于或等于C(CH3COO-)（2）在D点时，溶液中c(CH3COO-)+c(CH3COOH)2c(Na+)(填、或=)【解析】此题考查了水解、电离平衡的知识。（1）根据前面的“核心知识”讲解，应该选D，即随着反应的进行三种情况都可能出现。（2）根据物料守恒，溶液中的CH3COOH和CH3COO-都是由加入的醋酸提供的，故D点时两者的浓度之和为：c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.2mol/L×0.025L÷0.050L=0.1mol/L，而c(Na+)=0.1mol/L×0.025L÷0.050L=0.05mol/L，即：c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+)。例2.（2010江苏）常温下，用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1CH3COOH溶液所得滴定曲线如图2。下列说法正确的是()A.点①所示溶液中：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)13pHBD70a25A··图1V(CH3COOH)/mL3B.点②所示溶液中：c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)C.点③所示溶液中：c(Na+)c(OH-)c(CH3COO-)c(H+)D.滴定过程中可能出现：c(CH3COOH)c(CH3COO-)c(H+)c(Na+)c(OH-)【解析】此题主要考查粒子浓度大小的比较。点①时，酸过量，根据电荷守恒，则有c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)，A项错；点②时，pH=7，酸过量，根据物料守恒，c(Na+)c(CH3COOH)+c(CH3COO-)，B项错；当V(NaOH)=20.00ml时，两者恰好完全反应，由于CH3COO-的水解，溶液呈碱性，则c(Na+)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)，C项错；D项，在滴定过程中，当NaOH的量少时，不能完全中和醋酸，则有c(CH3COOH)c(CH3COO-)c(H+)c(Na+)c(OH-)，故D项正确。3热点试题跟踪训练1.（2011银川一中）常温下，向10mL0.1mol·L-1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L-1醋酸溶液，所得滴定曲线如下图3所示。下列说法正确的是（）A．pH=7时，所加醋酸溶液的体积为10mLB．pH7时，溶液中：c(CH3COO-)c(Na+)C．7pH13时，溶液中：c(Na+)c(CH3COO-)c(OH-)c(H+)D．继续滴加0.1mol·L-1醋酸溶液，溶液pH可以变为12.（2009安徽变式）向体积Va的0.05mol·L-1CH3COOH溶液中加入体积为Vb的0.05mol·L-1NaOH溶液，下列关系错误的是（）A．Va＞Vb时：c(CH3COOH)+c(CH3COO-)＞c(Na+)B．Va=Vb时：c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-)C．VaVb时：c(CH3COO-)＞c(Na+)＞c(OH-)＞c(H+)D．Va与Vb任意比时：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)3.(2003上海)在10ml0.1mol•L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度CH3COOH溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是（）A．c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(H+)＞c(OH-)B．c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(OH-)＞c(H+)C．c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)D．c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)4.在25℃时将pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后，下列关系正确的是（）A．c(CH3COO-)＞c(Na+)＞c(H+)＞c(OH-)B．c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)13pH70图3V(CH3COOH)/mL4C．c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)D．c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(OH-)＞c(H+)5．（2008天津）醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHH＋＋CH3COO－，下列叙述不正确的是（）A．醋酸溶液中离子浓度的关系满足：c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)B．0.10mol/L的CH3COOH溶液中加水稀释，溶液中c(OH-)减小C．CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固体，平衡逆向移动D．常温下pH=2的CH3COOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH＜76．用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa混合后配成1L溶液，已知溶液中的c(CH3COO-)c(Na+)，下列关系正确的是（）A．c(H+)c(OH-)B．c(CH3COOH)c(CH3COO-)C．c(CH3COO-)+c(OH-)=0.1mol•L-1D．c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2mol•L-17．（2005江苏）常温下将稀NaOH溶液与稀CH3COOH溶液混合，不可能出现的结果是（）A．pH7，且c(OH－)c(Na+)c(H+)c(CH3COO－)B．pH7，且c(Na+)+c(H+)=c(OH－)+c(CH3COO－)C．pH7，且c(CH3COO－)c(H+)c(Na+)c(OH－)D．pH=7，且c(CH3COO－)c(Na+)c(H+)=c(OH－)8.(2011安阳一中)在醋酸与氢氧化钠溶液的反应过程中，溶液中的相关离子浓度呈现出下列排列顺序：c(CH3COO-)﹥c(Na+)﹥c(H+)﹥c(OH-)，满足该条件下的反应可能是（）A．CH3COOH与NaOH溶液混合后所溶液的pH=7B．0.1mol/L的CH3COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合C．pH=1的CH3COOH与pH=13的NaOH溶液等体积混合D．0.2mol/L的CH3COOH溶液与等物质的量的浓度、等体积的NaOH溶液混合跟踪训练答案与提示：1.B提示：pH=7时，所加醋酸的物质的量大于氢氧化钠的物质的量，即体积要大于10mL，A错；pH7时，醋酸过量较多，此时c(CH3COO-)c(Na+)，B正确；7pH13时，溶液呈碱性，根据“例1解析”，可知：c(Na+)与c(CH3COO-)的大小关系存在三种情况，C错。2.C提示：VaVb时，反应后溶质为CH3COOH和CH3COONa的混合物，A正确；Va=Vb时，反应后溶质为CH3COONa，根据质子守恒，B正确；VaVb时，反应后溶质为CH3COONa和NaOH混合物，可知c(Na＋)c(CH3COO－)，C错；D项为电荷守恒，正确。53.A提示：两者物质的量相同，会恰好反应生成CH3COONa，由于少量CH3COO-发生水解，故有c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(OH-)＞c(H+)，B正确；根据物料守恒C正确，根据电荷守恒D正确。4.A提示：因醋酸是弱酸，故醋酸的浓度远大于10-3mol/L，当两者等体积反应后，酸过量，溶液为醋酸钠与醋酸的混合溶液，根据物料守恒c(CH3COO-)+c(CH3COOH)＞c(Na+)，C错；根据电荷守恒B错；因为醋酸过量，溶液应呈酸性，D错。5.B提示：B中加水稀释，存在两种情况，一是加水电离平衡正向移动，使得c(OH-)有增大的趋势，二是使得溶液的体积增大，溶液的c(OH-)有减小的趋势，因此谁成为影响c(OH-)大小的因素不能确定；C中加入少量的固体CH3COONa，实际上相当于增大了CH3COO-，使平衡向逆向移动。6.D提示：等物质的量CH3COOH和Na混合后，溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+与CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-两个过程，根据c(CH3COO-)c(Na+)，可得出CH3COOH电离程度大于CH3COO-水解程度，故可得：c(H+)c(OH