化工溶液（精选7篇）
化工溶液 篇1
化工企业生产过程中因工艺参数的需要, 经常会进行各种溶液的工业化生产配制, 在化工企业生产过程中类似的工序比较多。在老的、比较落后的中小企业中, 该配制系统一般采用通过泵直接添加配制的方式, 既不好对配制添加量进行实时控制, 也不能自动实时地记录添加量, 这样对溶剂、溶液的消耗浪费比较大, 配制比例也不精确;另一种方法通过变频器控制泵电机的转速来给定工艺要求的添加配制量, 这种方法控制精度不高、响应速度较慢, 不能实现自动闭环控制和达到控制要求。以上方法实施中操作人员操作、监控都较繁琐, 需长时间在现场工作及巡视, 工艺要求的添加量, 操作人员经常只能凭经验给定, 同时操作人员不能直观了解进、出料情况, 每班次工艺质量波动大。另外, 由于没有数据库查询系统, 不能对历史工艺参数进行分析、对比, 工艺技术人员分析工艺指标和改进工艺指标都无参考数据。由于系统的管道阀大多采用的是气动阀, 需要外加气源等, 这就导致了生产成本的提高, 市场竞争要求配置比例精确, 减少溶剂、溶液的浪费, 为了降低成本需要一种精确的控制方式来实现溶液精确配制, 于是笔者提出改造溶液自动化配制系统。
1 控制系统
贵阳市一化工企业的一生产工序即是将溶剂与一次碱水经泵分别按比例混合配置以后, 再与二次碱水按比例混合配制, 由3台输送泵分别打入3个槽罐待用。技改后的工艺控制系统主界面如图1所示。控制系统包括传动部分、数据检测部分、变频器转速流量控制、可编程控制器部分、上位机部分及数据通讯控制部分。
本系统是经过可编程控制器PLC对溶液的配制进行精确计算后实现实时控制的, 是基于西门子S7-200 PLC、ABB ACS800系列的变频器, 将北京杰控公司的FameView组态软件作为控制系统的核心, 通过采用流量给定的方法, 工艺要求给定多少流量, 经PLC进行PID运算后, 给变频器一个转速模拟信号 (4～20mA) , 通过接收的模拟信号大小来控制变频器的转速 (即泵的转速) , 从而改变进料流量, 以达到工艺要求, 这样就解决了配制比例不容易控制的问题。
采用杰控科技的FameView组态软件, 通过编程完成了实时工艺流程及实时工艺参数的显示, 采用大屏幕液晶显示器对生产参数进行监控, 进、出料系统都在一个画面进行监控, 有实时数据查询、历史数据查询、实时曲线查询、历史曲线查询和设备报警查询等, 监控设备安放在值班室, 以便操作人员进行操作、监控, 通过组态软件编程完成实时报警功能, 无论任何设备发生故障, 都会立即显示在电脑屏幕上, 维修人员通过显示的故障情况可以较快地将故障定位, 并及时排除。
通过组建数据库记录每天的工艺参数, 方便调出需要的任何一天的工艺参数, 这样能够帮助工艺技术人员分析工艺指标和提出今后工艺的改进措施。
溶液自动配制系统具有自动开车与手动开车两种工作方式。通过电脑操作界面上的手、自动切换开关来转换, 一般都采用自动状态让PLC自动追踪, 并设定参数进行自动控制, 当设备需要检修、调试或发生特殊情况时可以采用手动开车, 进行单台设备启、停。
2 系统硬件
本系统由1台西门子S7-200的PLC、6台 ABB ACS800系列的变频器 (混合泵未用变频器控制) 、北京杰控的FameView组态软件编程的后台上位机系统、7台泵、8块流量计、4块压力计、1块液位计、若干槽罐及管道等组成。
2.1 传送部分
传送部分包括7台电机、6台变频器以及各种开关、泵、阀等, 对上位机发出的指令经PLC运算后处理执行。另外, 采用的是电磁阀不需要外加气源, 比较方便并可节约一定成本。变频器控制原理如图2所示。
2.2 数据检测部分
该部分由8块流量计、4块压力计、1块液位计和6台变频器等组成, 实现对现场工艺数据的实时采集, 以便上位机对溶剂添加进行实时、精确的控制。
2.3 变频器转速流量控制
通过现场流量计采集工艺数据与预先设定好的数据, 经PLC内的CPU进行分析处理, 采用了PID控制方式对变频器流量进行控制。
2.4 PLC部分
该部分由西门子S7-226MX CPU, 6块模拟量输入、输出模块和1块CPU电源组成, 完成全部开关量输入输出、模拟量输入输出, 以及计算和过程控制, 实现对溶剂的自动化配制添加和对设备运行情况的实时监控。
2.5 上位机参数设定、参数显示
上位机部分采用研祥的主机与PLC之间以PPI协议通讯, 完成溶液配制添加过程的工艺参数显示设定、历史数据库的查询及工艺参数的报警等。
2.6 数据通讯部分
该部分由PLC的port0、port2口和上位机的RS-232部分组成, port0口与上位机以PPI协议通讯完成参数设定显示, 该数据通讯的高精度、高可靠性和低成本极大地提高了设备的性能, 数据通讯网络如图3所示。
3 系统软件
溶液自动配制控制系统软件部分分为:控制部分、参数设定显示部分、计算采样部分和数据通讯部分。
3.1 控制部分
软件主程序部分包括系统启停、工艺参数显示、工艺参数设定以及参数报警, 主要靠系统开关量、流量计、压力计和液位计的输入情况完成溶液 (絮凝剂) 的自动配制。
3.2 工艺参数设定显示部分
主要依据杰控FameView5.56软件设计完成参数设定显示菜单, 共设计菜单画面3幅, 完成设备状态显示、工艺曲线查询、数据库查询、实时参数查询、设备起停、配制比例设定、报警查询、报警菜单弹出和溶剂每月用量等, 操作人员在值班室就可以对配制过程进行精确的监控。
3.3 计算采样部分
主要依据现场的流量计、压力计等设备, 将数据输入PLC后进行比较、逻辑运算、算术运算以及PID运算等, 然后将结果通过PLC模拟量输出模块去控制执行元件, 以达到对溶液配制添加过程的自动控制。
3.4 数据通讯部分
通过PLC的RS-485口与上位机的RS-232口相连, 采用PPI/PC协议进行单点数据通讯。
4 结束语
溶液自动配制系统自技改后, 运行情况良好, 控制精度比较高, 故障率低, 减少了设备的检修与维护, 降低了备件的消耗, 减轻了操作人员的劳动强度, 节约了溶剂、溶液的消耗, 提高了生产质量及工艺指标, 降低了生产成本, 同时取得了一定的节电节能效果, 且优化了设备的自动化控制水平。
化工溶液 篇2
一、通过 动 画 演 示 完 成 实 验 设 计, 通 过 自 主 实 验 探究———形成概念
从生活实例出发, 如果汤不咸, 不断地往里加盐, 引发学生思考, 激发学习兴趣。氯化钠能无限地溶解在一定量的水中吗? 硝酸钾呢? 如何用实验证明? 借助以课本实验为依托的动画软件, 小组同学经讨论后, 通过选择所需仪器药品, 进行实验设计并通过拖拽所需仪器药品进行实验演示。完成演示实验后, 学生找到了让在一定溶液中不能继续溶解的固体继续溶解的方法———升温和增加溶剂。然后依据自己的设计方案, 通过进行氯化钠和硝酸钾的两个溶解性实验, 感受物质的溶解过程及影响物质溶解的外界条件。实验后, 小组同学通过归纳、总结获得的信息, 得出结论, 可溶物在水中不能无限地溶解, 当改变外界条件时, 溶液的状态会发生变化。教师给出饱和溶液的粗略定义———溶质不能继续溶解的溶液叫饱和溶液。学生根据实验整理出饱和溶液的精确定义: 一定温度下, 一定量的溶剂里, 溶质不能继续溶解的溶液叫这种溶质的饱和溶液。在动画设计、亲身实验后, 学生感受到外界条件对物质溶解地影响后, 轻松地归纳总结出饱和溶液与不饱和溶液的转化方法。
二、借助动画软件, 学生自主活动———理解概念
如何判断某种溶质的溶液是否是饱和溶液? 小组同学通过讨论, 借助动画软件, 通过拖拽选择饱和溶液。通过饱和溶液的判断, 学生自主总结判断饱和溶液的方法: 有固体剩余的溶液一定是饱和溶液, 如果无固体剩余的溶液可以选择继续加溶质看是否能继续溶解的办法判断。学生通过这一活动, 加深了对饱和溶液与不饱和溶液概念的理解, 对饱和不饱和溶液有了更形象地认识, 有效地突破了教学难点, 另外培养了学生的总结归纳能力。
三、联系生活实例———应用概念
饱和溶液在实际生产生活中有什么应用? 如何将溶质从溶液中提取出来? 带着这两个问题, 学生借助人民教育出版社的电子课本, 自主阅读, 了解海水晒盐的过程, 整理出结晶的两种方法。此活动的设计, 培养了学生根据资料, 获取、整合、归纳信息的能力。海水晒盐的生活实例, 激发了学生的学习兴趣, 体现了从生活走进化学, 从化学走向社会的新课程理念。最后, 以制作白糖晶体为家庭作业, 练习结晶的方法, 继续应用概念。
本节课是概念的教学, 整个教学过程坚持以问题引领学生, 学生通过自主活动得出概念, 理解并应用概念。
本节课精心设计了三个学生活动: 活动一, 通过动画软件, 设计并展示实验方案, 通过探究实验及小组合作, 得出概念, 并总结出饱和与不饱和溶液相互转化的方法。使学生初步学会运用观察、实验等方法获得信息, 运用分类、比较、归纳、概括等方法对获得的信息进行加工, 获得对科学探究的体验, 培养其观察能力、实验探究能力、分析和解决问题的能力、表达能力以及交流合作能力。活动二, 借助动画软件, 通过饱和溶液的判断及方法的总结, 加深对概念的理解, 培养学生的总结归纳能力。活动三, 通过阅读电子课本海水晒盐的过程, 总结结晶的方法, 培养学生根据资料获取、整合、归纳信息的能力。三个学生活动的设计能引导学生积极参与学习过程, 发挥学生的主体作用。
铝酸钠溶液分析 篇3
关键词：铝酸钠溶液,分析,测定项目
原料组成:总碱度 (NaO) :160g/L
1 全碱和氧化铝的测定 (中和法和EDTA滴定法)
1.1 方法提要
分取适量试样液加过量EDTA及过量盐酸, 用氢氧化钠滴定过量的盐酸, 计算全碱的含量, 再以醋酸铅滴定过量的EDTA, 计算氧化铝的含量。
其主要反应如下:
铝与EDTA反应
碱与酸反应
过量EDTA与碱反应
过量EDTA与铅盐反应
滴定终点指示剂与铅盐反应
1.2 试剂
1) 盐酸标准溶液0.1mol/L;
2) 氢氧化钠标准溶液0.1mol/L;
3) EDTA标准溶液0.05mol/L;
4) 醋酸铅标准溶液0.05mol/L;
5) 混合指示剂1%酚酞及0.02%次甲基蓝酒精混合液;
6) 二甲酚橙指示剂1.0%水溶液;
7) 醋酸—醋酸钠缓冲液:PH=5.7。
分析手续:
移取适量的试样于500ml的三角瓶中, 加入过量的 (按估计含Al2O3量计算) EDTA标准液, 记下体积VE, 再加过量的盐酸 (按估计含NT量计算) 记下体积V酸, 然后加沸水至体积约150ml, 加热煮沸2min (含Na2CO3高的样品煮沸5min) , 取下加混合指示剂4～5滴, 用氢氧化钠标准液滴定至蓝紫色即为终点。记下体积V碱。加PH为5.7的HAC-NaAC缓冲液15ml, 二甲酚橙指示剂3滴, 用醋酸铅标准液滴定至紫兰色即为终点, 记下体积VPb。
结果计算:
式中:C酸—盐酸标准溶液的量浓度, mol/L;
C碱—氢氧化钠标准溶液的量浓度, mol/L;
CPb—硝酸铅标准溶液的量浓度, mol/L;
CE—DETA标准溶液的量浓度, mol/L;
V酸—加入盐酸标准溶液的体积, ml;
V碱—滴定消耗氢氧化钠标准溶液的体积, ml;
VPb—滴定消耗硝酸铅标准溶液的体积, ml;
VE—加入EDTA标准溶液的体积, ml;
31—每毫摩尔氧化钠的质量, g;
51—每毫摩尔氧化铝的质量, g;
V—取样量, ml。
(因为过量EDTA的“酸效应”在PH=8.3时, 解离出一个H+能与碱作用, 见反应式 (5) , 而与Al3+络合的EDTA不再消耗碱, 故只计过量的EDTA) 。
1.4 备注
1) 先加EDTA后加盐酸, 防止铝水解;
2) 含碳酸钠高时, 加热煮沸不少于3min, 以免碳酸根除不干净, 使全碱结果偏低;
3) EDTA二钠盐在溶液中具有缓冲作用, 故不宜过量太多, 以免全碱终点不明显;
4) 在醋酸钠标准溶液滴定前, 加二甲酚橙指示剂后, 如果溶液呈现紫红色, 先检查是否忘了加缓冲液, 因在PH>6时指示剂本身即为红色。补加缓冲液后应再显黄色, 可继续做下去。其次是加EDTA, 若滴过全碱后发现EDTA加入量不足, 应重新分析。
5) 盐酸标准溶液的加入量, 控制以1滴混合指示剂指示至红色消失后, 过量5～10ml即可, 对含高碳酸钠的样品应过量10ml以上。
6) 取样范围和EDTA加入量的计算:
(1) 取样范围:主要根据氧化铝估计含量而定, 但也要兼顾全碱含量。参看下表:
(2) 盐酸和EDTA标准液加入量计算:
式中:VHCl——为盐酸标准溶液的加入量 (mL) ;
VE——为EDTA标准溶液的加入量 (mL) ;
5——1mL盐酸标准溶液中和Na2O的mg数;
3——1mLEDTA标准溶液络合Al2O3的mg数;
+10——过量盐酸的mL数;
洗衣粉溶液灭鸡虱 篇4
夏季鸡易生鸡虱。鸡虱是鸡的体外寄生虫病, 虫体虽小, 但其数量很多, 危害鸡的身体健康, 影响生长发育和产蛋。鸡对敌百虫这种驱虫药物极为敏感, 容易发生中毒, 是禁用的。现给大家介绍一种“洗衣粉溶液灭虱法”, 不但效果好, 操作起来也很方便。
洗衣粉主要成分为烷基苯磺酸钠, 其水溶液有脱去寄生虫体体表蜡质、堵塞气孔的作用, 可使寄生虫体迅速窒息死亡。给鸡灭虫时, 可用1%至2%的洗衣粉水溶液喷洒鸡体、鸡舍等。对鸡虱特别多的鸡, 也可用2%洗衣粉水溶液涂洗全身。
定性定量轻松判断溶液状态 篇5
1.通过定性分析判断
溶解度曲线的意义:①曲线上的每一点表示某物质在某温度下的溶解度, 如按坐标数据配制溶液恰好为饱和溶液。②曲线下方每一点表示如按坐标数据配制溶液为不饱和溶液。③曲线上方每一点表示如按坐标数据配制溶液, 溶质不能完全溶解。
例1:下图是某种固体物质的溶解度曲线, A、B、C三点表示的溶液状况是 ( )
解析:A点表示饱和溶液+未溶解的溶质;
B点表示溶液恰好为饱和溶液;
C点表示溶液为不饱和溶液。
2.通过观察溶液判断
(1) 析出晶体后的溶液一定是饱和溶液。
(2) 一般地说, 要确定某一溶液是否饱和, 只要看在一定温度下, 有没有不能继续溶解的剩余溶质存在, 如果有不能继续溶解的剩余溶质存在, 那么这种溶液就是该溶质的饱和溶液。
(3) 若溶液中没有剩余溶质存在, 需要向其中加入少量该溶质, 若溶质不溶解且溶质质量不再减少, 可确定原溶液已饱和。
例2:一杯10℃的硝酸钾溶液, 能证明它是饱和溶液的方法是 ( )
A.蒸发掉5g水有晶体析出
B.把温度降到0℃时有晶体析出
C.加入少量KNO3晶体, 不再溶解
D.上述三种方法都可以
答:C
例3:将熟石灰粉末放入盛有水的烧杯中, 充分搅拌后, 有白色固体颗粒下沉, 其上面清液是 ( )
A.稀溶液 B.浓溶液
C.饱和溶液 D.不饱和溶液
答:C
3.通过定量计算判断
(1) 根据一定温度时, 某物质溶液中溶质的质量分数, 判断溶液是否饱和。
若一定温度时, 某物质溶液中溶质的质量分数为C%, 假设此溶液为饱和溶液, 根据该温度下其溶解度S计算出该饱和溶液中某溶质质量分数A %, 将A与 C比较可判断。
若C%=A%, 则该溶液为饱和溶液;
若C%<A%, 则该溶液为不饱和溶液。
例4. 20℃时, 氯化钠的溶解度为36g, 此温度下配制某氯化钠溶液, 测得溶液中溶质的质量分数为25%。该溶液是 ( )
A.饱和溶液 B.不饱和溶液
C.很稀的食盐溶液 D.无法判断
(2) 一定温度时, 向一定量的溶剂中加一定量溶质, 判断溶液是否饱和。
若
若
若
例5. 秋天腌咸菜时, 需要配制室温 (20℃) 时的食盐饱和溶液.现将5kg食盐放入12kg水中, 加热, 充分搅拌, 再冷却至室温.所得溶液是否饱和? (20℃时NaCl的溶解度为36g, 水的密度视为1g/cm3) 。
解:
(3) 根据升温或蒸发一定量溶剂析出晶体量, 判断原溶液是否饱和。
例6.在20℃时, 将某物质的溶液蒸发掉60g水后, 温度降到20℃, 析出无色晶体5g, 再蒸发掉60g水, 温度仍降到20℃, 又析出晶体6g。原溶液是否饱和?
《溶液的形成》教学设计 篇6
1.知识与技能
(1) 了解溶液、溶质、溶剂的概念。 (2) 能识别常见溶液中的溶质和溶剂。
2.过程与方法
学会记录、比较、分析、归纳信息, 提升获取信息的能力。
3.情感态度与价值观
激发探究兴趣, 培养严谨求实的科学态度。
二、教学重点、难点
重点:溶液、溶质、溶剂的概念;溶解性影响因素的探究。
难点:溶液概念的建立;从微观上认识溶液。
【环境资源】实验室和多媒体。
【教学方法】本节课力图以问题为导向, 以实验为基础, 以探究为方法, 以多媒体辅助, 不断创设情景, 帮助学生自主建构知识, 让学生体验科学探究的过程, 在探究中学会科学研究方法, 提高实验能力、学习能力, 从而真正改变学习方式。
三、教学过程分为体验溶液和认识溶液两大部分
(一) 体验溶液
1.创设问题情境, 孕育新知, 展示多幅大海的图片并配上海浪的声音
地球的大部分表面都被蓝色的海洋覆盖着, 海水又咸又苦, 这是因为海水中溶解了许多物质, 它是一种混合物, 这是一种什么样的混合物呢?今天就让我们带着问题一同走进第九单元溶液中的第一课时——溶液的形成。
2.图片展示, 感受“溶液的存在”
引导学生:“生活中你们都接触过哪些液体物质?”生答:“喝过的糖水, 白醋, 点滴, 可乐等等。”学生通过相互交流体会, 老师展示生活中溶液的图片让学生体验溶液, 可以让学生感觉到化学贴近生活, 引发学生学习兴趣, 体会到了溶液就存在于自己身边, 开阔了视野, 增强了探究的意识。
3.探究溶液的形成过程
【探究实验一】教师提问:“同学们都喝过糖水, 那你们会配制吗?”接着小组实验, 学生通过蔗糖溶解的实验, 观察溶解这一过程。教师设疑蔗糖固体到哪去了?学生通过小组讨论提出自己的假设。接着观看微观动画模拟蔗糖、食盐溶解过程的视频。
设计意图:这样的设计既运用了探究实验教学法, 培养了学生动手实践、团结合作的实验能力, 又通过设置提问, 培养了学生深入思考的好习惯。最后通过微观粒子的运动模拟动画帮助学生理解溶解的过程, 从而突破本节课的难点。
(二) 认识溶液
4.溶液的定义和特征
【教师设疑】根据同学们的生活经验, 我设置了以下三个问题:糖水是纯净物还是混合物?糖水的每一部分的甜度一样吗?配置好的糖水, 在没有外界条件的干扰下, 蔗糖和水能分开吗?学生思考并概括出糖水是具有均一性、稳定性的混合物, 从而升华得出溶液的概念、特征和溶质、溶剂溶液间的关系。
设计意图:新知识与旧知识或经验间建立和谐的联系, 这有利于塑造学生良好的认知结构, 有利于学生更好地掌握新知。
紧接着, 我设置了以下练习, 学生思考讨论:
(1) 溶液的特征是什么? (2) 溶液一定是无色透明的吗? (3) 均一、稳定的液体一定是溶液吗?
设计意图:在溶液定义的基础上, 加强对溶液知识的更深理解, 让学生进一步理解新知, 学生通过讨论基本上都能解决, 也培养了学生的合作意识。
5.溶解性
水虽然不是溶液, 但却是一种常见的溶剂, 生活中还有其他物质可以做溶剂吗?这样提问既能引起学生的深度思考, 又能很好地过渡到实验探究二中不同的溶质在不同的溶剂中的溶解性。
【探究实验二】实验再体验, 层层深入, 感悟溶液形成过程及特点。
教师提供:水、汽油、高锰酸钾、碘四种药品, 让学生列表设计实验9-2。
让学生通过实验、交流、展示、比较归纳、讨论得出:
(1) 除了水之外, 还有汽油、酒精等很多常见的溶剂; (2) 不同的溶质在同一溶剂中的溶解能力不同; (3) 同种溶质在不同溶剂中的溶解能力不同。
设计意图:学生能做的教师绝不能包办代替, 学生通过实验拓宽了视野, 让学生真切感受到除了水, 原来还有很多能溶解其他物质的物质 (即溶剂) 。直观清晰的实验现象, 可以更好地帮助学生理解问题。通过学生自我总结, 可以培养学生总结问题的能力和语言表达能力, 同时也体现了以学生为主体的教学理念。
【教师设疑】溶液中溶质和溶剂是如何确定的?
【学生总结】溶质可以分为:固体、液体和气体。
液体与液体互溶时:多者为溶剂, 少者为溶质, 一般情况下水是溶剂。
设计意图:学生自学完成, 并且通过相应的习题帮助学生巩固自学内容, 掌握本节课的重点。
【教师设疑】把一种溶液放入另一种溶液中能形成溶液吗?
【实验探究三】向高锰酸钾水溶液中缓慢加入酒精, 观察是否分层?震荡后有什么现象发生?
设计意图:加深了学生对知识的理解, 又能进一步运用探究性学习的方法, 探究未知知识, 这一部分实际较好地激发学生的学习和探究的意识。
6.溶液的用途
由学生谈谈他们生活当中所接触过的溶液的一些例子, 学生的想法也比较多, 老师再展示一些图片, 加深印象, 也让学生更充分地意识到化学与生活的联系。
7.通过习题, 巩固所学知识
8.学生谈谈收获, 说说疑惑
9.作业布置, 持续学习
四、教学反思
溶液中遵循的“两个守恒” 篇7
一、电荷守恒规律
在电解质溶液中, 不论存在多少种离子, 但溶液总是呈电中性, 即所有阴离子所带负电荷总数一定等于所有阳离子所带正电荷的总数, 这就是所谓的电荷守恒的规律。
例如.在Na2CO3溶液中, 阳离子有Na+、H+, 阴离子有OH-、CO32-、HCO3-, 分子有H2CO3 (水分子可不考虑) , 则由“电荷守恒”有:
[Na+]+[H+]=[OH-]+[HCO-3]+2[CO2-3]
二、物料守恒
所谓物料守恒, 就是某一组分的原始浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。也就是说, 在电解质溶于水时, 电离所产生的离子往往能发生反应, 如水解反应和配合反应等。反应前离子中所含某元素的原子总数等于反应后溶液中的离子、分子中所含该元素的原子个数的总和。
例如在Na2CO3溶液中, H+和OH-都由H2O电离而来的, 故H+和OH-二者的总量应相等, 这里OH-全是游离存在的, 而H+由于水解的原因有三种存在形式:H+, HCO3-, N2CO3, 所以根据“物料守恒”, 有:
[OH-]=[H+]+[HCO-3]+2[N2CO3]
又如在K2S溶液中S2-, HS-都能水解;故S元素以S2-, HS-, H2S三种形式存在, 它们之间有如下守恒关系:
[K+]=2[S2-]+2[HS-]+2[H2S]
掌握上述“两个守恒”, 灵活运用几个关系式, 则比较溶液中多种微粒浓度的题便迎刃而解了, 下面举两例加以说明:
例1.在物质的量浓度均为0.01mol/L的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中, 测得[CH3COO-]>[Na+], 则下列关系式正确的是 () (上海市高考题) 。
A.[H+]>[OH-]B.[H+]<[OH-]
C.[CH3COOH]>[CH3COO-]
D.[CH3COOH]+[CH3COO-]=0.02mol/L
解析:根据电荷守恒规律:
[Na+]+[H+]=[CH3COO-]+[OH-]
因为[CH3COO-]>[Na+], 所以[H+]>[OH-], 继而推断出CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度, 即就是CH3COOH的电离占主导地位, 所以溶液中[CH3COO-]>[CH3COOH]。根据物料守恒规律, 不管溶液中电离平衡和水解平衡如何移动, 碳原子总是守恒的, 故有
[CH3COOH]+[CH3COO-]=0.02mol/L。
答案:AD。
例2.某次酸雨的分析数据如下:
[NH+4]=2.0×10-5mol/L;[Cl-]=6.0×10-5mol/L;[Na+]=1.9×10-5mol/L;[NO-3]=2.3×10-5mol/L;[SO2-4]=2.8×10-5mol/L, 则此次酸雨的pH值大约为 () (95年江西省竞赛题) 。
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:依电荷守恒有下列关系式:
[NH+4]+[H+]+[Na+]=[Cl-]+[OH-]+[NO-3]+2[SO2-4]
因溶液呈酸性, [H+]>[OH-], 故[OH-]在上式中忽略, 然后将有关离子浓度代入上式得:[H+]=1.0×10-5mol/L, pH=4。
答案:B。
“两个守恒”的另一个应用是比较溶液中的离子浓度大小
(1) 多元弱酸溶液
多元弱酸分步电离且一步比一步更难电离。
如H2CO3溶液中, c (H+) >c (HCO3-) >c (CO32-) 。
(2) 多元弱酸的正盐溶液:
多元弱酸的酸根离子分步水解且一步比一步更难水解。如K2S溶液中c (K+) >c (S2-) >c (OH-) >c (H+) ,
(3) 不同溶液中同一离子浓度大小的比较:
要考虑溶液中其他离子的影响。如在相同物质的量浓度的下列溶液中 (1) NH4Cl、 (2) CH3COONH4、 (3) NH4HSO4, C (NH4+) 由大到小的顺序是: (3) > (1) > (2) 。
(4) 混合溶液中各离子浓度大小的比较:
要考虑溶液中发生的水解平衡、电离平衡等。如在0.1mol/L的NH4Cl溶液和0.1mol/L的氨水混合溶液中, 各离子溶液由大到小的顺序是:c (NH4+) >c (Cl-) >c (OH-) >c (H+) 。这是由于在该溶液中NH3·H2O的电离与NH4+的水解程度。
例3 (2011·江苏高考) 下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 ()
A.c (Na+) >c (HCO2-3) >c (CO2-3) >c (H2CO3)
B.在0.1mol/LNa2CO3溶液中:c (OH-) -c (H+) =c (HCO-3) +2c (H2CO3)
C.在0.2mol/L Na HCO3溶液中加入等体积0.1mol/L Na OH溶液:c (CO32-) >c (HCO3-) >c (OH-) >c (H+)
D.常温下, CH3COONa和CH3COOH混合溶液[pH=7, =0.1mol/L]:=c (Na+) >c (CH3COO-) >c (CH3COOH) >c (H+) >c (OH-)
【解析】本题考查溶液中离子浓度大小的比较, 意在考查考生灵活运用电荷守恒、物料守恒和质子守恒的能力。A项, HCO3-水解程度大于电离程度, c (H2CO3) >c (CO32-) , 不正确;C项, 反应后生成浓度比为1:1的Na2CO3和Na HCO3溶液, 此溶液中CO32-水解程度大于HCO3-的电离程度, 故应该是c (HCO3-) >c (CO32-) , 故不正确。
例4. (2010·广东高考) HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸。在0.1mol/L Na A溶液中, 离子浓度关系正确的是 ()
A.c (Na+) >c (A-) >c (H+) >c (OH-)
B.c (Na+) >c (OH-) >c (A-) >c (H+)
C.c (Na+) +c (OH-) =c (A-) +c (H+)
D.c (Na+) +c (H+) =c (A-) +c (OH-)
解析:HA为一元弱酸, 则为强碱弱酸盐, 溶液由于的水解显碱性, 离子溶液大小为:c (Na+) >c (A-) >c (OH-) >c (H+) , A项错误, B项错误;根据溶液中电荷守恒, 则c (Na+) +c (H+) =c (A-) +c (OH-) , C项错误, D项正确。
答案:D
例5. (2010·上海高考) 下列溶液中微粒浓度关系一定正确的是 ()
A.氨水与氯化铵的pH=7的混合溶液中:[Cl]>[NH4+]
B.pH=2的一元酸和pH=12的一元强碱等体积混合:[OH-]=[H+]
C.0.1mol/L的硫酸铵溶液中:[NH4+]>[SO42-]>[H+]
D.0.1mol/L的硫酸钠溶液中:[OH-]=[H+]+[HS-]+[H2S]
解析:氨水与氯化铵混合溶液的pH=7, 则[H+]=[OH-], 根据电荷守恒:[H+]+[NH4+]=[OH-]+[Cl-], 则[NH4+]=[Cl-], A项错误;pH=2的一元酸和pH=12的一元强碱等体积混合, 若一元酸为强酸, 则二者恰好完全反应, 溶液显中性, [H+]=[OH-], 若一元酸为弱酸, 则一元酸过量, 溶液显酸性, [H+]>[OH-], B项错误;0.1mol/L的 (NH4) 2SO4溶液中由于NH4+水解, 溶液显酸性, 离子浓度大小为[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-], C项正确;0.1mol/L的Na2S溶液中, 根据电荷守恒:[Na+]+[H+]=2[S2-]+[HS-]+[OH-]… (1) , 根据物料守恒:[Na+]=2 ([S2-]+[HS-]+[H2S]) … (2) , 将 (2) 代入 (1) , 消去[Na+], 则[H+]+[HS-]+2[H2S]=[OH-], D项错误。