高三化学例谈溶液电中性原理的解题技巧

例谈溶液电中性原理的解题技巧

山东省沂水县第一中学（276400）杨庆涛 山东省沂水县第二中学（276400）闵祥武

溶液的电中性原理是指溶液中阳离子所带正电荷的总物质的量和阴离子所带电荷的总物质的量相等，从而使溶液呈电中性。此规律在教材及教辅资料中均为正式出现，在题目中也不会刻意给出，但作为一个规律，在解题过程中如果能够正确、灵活的运用此规律，可以简化解题过程，提高解题效率。现对溶液电中性原理的应用作一总结。

一、利用溶液的电中性原理进行离子推断

电解质在水溶液中电离成阴、阳离子，阳离子带正电荷，阴离子带负电荷，阳离子所带的正电荷和阴离子所带的负电荷总数相等，所以溶液不带电。利用这一性质溶液的可以推断溶液中存在离子的种类。

例1.今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K、NH4、Cl、Mg2、Ba2、CO32、SO42现取三份溶液进行如下实验：

（1）第一份加入溶液AgNO3产生沉淀

（2）第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04mol

（3）第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤后、干燥后，沉淀质量为2.33g。根据上述实验，以下推测正确的是（ ）

A.K一定存在

B.100mL溶液中含有0.01mol CO32 C. Cl可能存在

D. Ba2一定不存在，Mg2可能存在 解析：由第三组实验可推知n（BaSO4）=

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＋

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＋

＋

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＋

2.33g＝0.01mol，即溶液中含有0.01mol

233g•mol1－

SO42，再加入足量盐酸后沉淀由6.27g减至2.33g知其溶液中含有CO32且n（BaCO3）=

（6.272.33）g＋＋

＝0.021mol；根据实验（2）可知原溶液中含有NH4，且n（NH4）＝0.04mol，1187g•mol－

＋

－

－

＋

又因溶液中含有CO32，则Mg2不存在，由于原溶液中含有CO32、SO42，则Ba2不存在，这样在溶液中的阳离子只能是K和NH4。根据溶液的电中性原理，阴离子所带电荷总数为0.01mol×2＋0.021mol×2＝0.062mol，大于NH4所带的正电荷（0.04mol×1＝0.04mol），故原溶液中K一定存在。由于Cl和SO42都能与Ag形成沉淀，所以这三组实验不能证明一定有Cl。

答案：AC

跟踪练习1：实验室配制一种仅含四种离子（不包括水电离出的离子）的混合溶液，切在

－

＋

－

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＋＋

＋

＋

混合溶液中四种离子的物质的量浓度为均为0.5mol·L1。下列四个选项中能达到此目的的是（ ）

A.Fe2+、Na+、NO3、Cl B.Mg2+、NH4+、NO3、SO42 C.H+、K+、Cl、CH3COO D. Fe3+、K+、AlO2、SO42 二、利用溶液电中性原理进行离子浓度求算

利用溶液的电中性原理可以求溶液中某种离子的浓度。

例2.硫酸铝、硫酸钾、明矾三种物质组成的混合物中，当SO42的浓度为0.20mol·L加入等体积的0.20mol·L

－1

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－1

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时，

的KOH溶液（混合后溶液体积变化忽略不计），使生成的白色沉淀

＋

恰好溶解，那么最后混合物中K的浓度为（ ）

A.0.20mol·L

－1

B.0.25mol·L

＋

－1

C.0.225mol·L

－1

D.0.45mol·L1

＋

－

解析：要求最后溶液中K的浓度，只需求出最后溶液中K的物质的量及溶液的体积即可。设原溶液体积为1L，原溶液中有三种K、SO42、Al3离子。当加入1L0.20mol·L

＋

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＋

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＋

－1

的KOH

溶液时，发生反应Al3＋4OH＝AlO2＋2H2O，n（OH）＝1L×0.20mol·L1＝0.20mol，所以n（Al3）＝

＋

＋

0.20mol＋

＝0.05mol。最后溶液中K有两部分，一部分是加入KOH 溶液中的K4＋

－

＋

，其物质的量量为n（Ｋ）＝n（KOH）＝1L×0.20mol·L1＝0.20mol，一部分是原溶液中的

＋

K，此部分K的物质的量可利用溶液的电中性原理求得。设原溶液中的物质量浓度为c，根据溶液的电中性原理有1L×cmol·L

－

＋

－1

＋3×1L×0.20mol·L

－1

＝2×1L×0.20mol·L

＋

－1

，解得c＝

0.25mol·L1,最后溶液中n（Ｋ）＝0.25mol＋0.20mol，所以c（Ｋ）＝

－1

0.45mol＝0.225mol·L2L。

答案：Ｃ

跟踪练习2：今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K、H、Mg2、

＋

＋

＋

Ba2、CO32、SO42、NO3，先取两份各100mL的溶液进行如下实验：

①第一份加足量NaHCO3溶液微热后，收集到气体0.05mol。 ②第二份加足量溶液充分反应后，过滤、干燥，的沉淀4.66g。 根据上述实验回答：

（1）原溶液中一定不存在的离子是 。 （2）原溶液中可能存在的离子是 。

（3）请写出原溶液中一定存在的阴离子的物质的量浓度 。 三、利用溶液电中性原理进行离子浓度大小比较

若溶液中离子种类确定，可以根据溶液电中性原理，判断离子浓度大小顺序。 例3.在常温下10mL0.1mol·L

－1

＋－－－

的KOH溶液中，加入0.1mol·L

－1

的一元酸HA溶液至PH

刚好等于7（假设混合后溶液体积等于各组份体积之和）。对反应后溶液的有关叙述正确的是

（ ）

A. c（A）＝c（K） B. c（A）＞c（K）＞c（H）＝c（OH） C.V（后）≥20mL D. V（后）≤20mL

解析：向KOH溶液中加入HA，发生反应：KOH＋HA＝KA＋H2O，当溶液的PH＝7时，溶液中c（H）＝c（OH），混合溶液中共有A、K、H、OH四种离子，因为c（H）＝c（OH），所以c（A）＝c（K），A选项正确，B选项错误；HA既可能是强酸，也可能是弱酸，若为强酸，V（后）＝20mL，若为弱酸，V（后）＞20mL，综上分析答案为AC。

跟踪练习3：在NH4Cl溶液中，下列关系是正确的是（ ） A. c（Cl）＞c（NH）＞c（OH）＞c（H） B. c（NH）＞c（Cl）＞c（H）＞c（OH） C. c（NH）＞c（Cl）＞c（OH）＞c（H） D. c（Cl）＞c（NH）＞c（H）＞c（OH）

从以上几例可以看出，溶液电中性原理在化学解题中有较为广泛的应用，而此原理有常作为隐含条件，所以在解题过程中要注意此信息的挖掘及应用。

跟踪练习答案：1.B 2.（1）Ba2、CO32

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（2）K＋、Mg2＋

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（3）c（SO42）＝0.2mol·L1；c（NO3）≥0.1mol·L1 3.D