化学问题解决的推理方式及其优化
2014-12-12王云生吴新建张贤金
王云生+吴新建+张贤金
摘要：解决化学问题一般运用算法推理或概念推理。运用教学实例说明算法推理要建立在对科学概念的深刻理解的基础之上，不能机械套用由化学语言、化学符号和数学模型来解决问题。当解决的问题情景较为复杂，需要综合运用各种知识和概念创造性地解决的问题，需要把概念推理和算法推理结合起来。
关键词：问题解决;算法推理;概念推理
文章编号：1008-0546（2014）12-0009-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.004
学生解决化学问题中的推理方式一般有两种：算法推理和概念推理。某些学生偏向于运用算法推理，某些学生偏向于运用概念推理。多数学生所运用的算法推理是通过记忆和执行一系列程序或计算式来解决问题。概念推理则是在深刻理解与所解决问题相关的核心概念的基础上，通过逻辑推理来解决问题的。事实上，结构良好的算法推理程序也是建立在对科学概念的深刻理解的基础之上的[1]。
例如，定量地分析溶液组成、浓度和化学反应的质量和能量变化的问题。运用算法推理解答，步骤规则清晰、明确，有章可循，易于模仿。然而初学时由于较为抽象，理解困难，需要通过反复练习才能独立地运用。运用概念推理方式，易于理解，但是，没有固定的程序、步骤，推理方法灵活，对思维能力要求较高。例如，下列问题的解决。
例1 溶质质量分数36.5%的浓盐酸，密度是1.19 g·mL-1。
①多少升HCl（标况）通入1.00 L水中，才能得到上述浓盐酸？
②求该盐酸的物质的量浓度。
习题要求用一定体积的气体溶质和已知体积的溶剂来配制一定质量分数的溶液。涉及有关一定质量分数溶液的配制计算，配制摩尔溶液的计算，气体物质的质量、在标况下的体积和物质的量的换算。运用这些计算规则的计算式，通过推理计算，可以解答问题，例如：
也可以利用这些计算式，推演、组合成总的计算式，代入数据，即可解答问题：
依题意，设用V L HCl（标况）通入1.00 L水中，能得到题设浓盐酸，依下式即可求出所需要的HCl体积V（标况下）：
×100%=36.5%
如果运用概念推理的方式解答，从试题的情景出发，第1小题的解答，可以先运用溶液的溶质质量分数的概念，通过类比（见下图），可以求得习题所求的氯化氢的质量。再运用物质的量、摩尔单位和气体摩尔体积的概念，把氯化氢的质量换算成标况下的体积。
第2小题的解答，只要从物质的量浓度概念的出发，求得1L 36.5%浓盐酸（密度1.19 g·mL-1）中所含有的氯化氢的物质的量。
运用算法推理解决问题，需要帮助学生深刻理解相关的核心概念的基础上，形成一系列具有良好结构的规则和程序。如果只靠机械地记忆一系列解决问题的程序来解决问题，知其然而不知其所以然，即使解决了问题，也无助于学生对化学概念和相应的解决问题规则和程序的理解，不能帮助学生提高思维能力和思维品质。例如，运用离子方程式解决有关电解质在溶液中反应的问题就是一例。
化学过程中，物质微观粒子的存在状态，在质和量上发生的变化，可以用化学语言、化学符号或数学模型（通常以计算式或函数图像表示）来表征。因此，可以运用算法推理来推演变化过程和结果，分析和解决问题。例如，解答有关用离子方程式来表示电解质在溶液中的化学反应的问题，教科书在学生初学阶段，给学生介绍离子方程式书写的规则和四个步骤，帮助学生运用算法推理方式来解答问题。这些规则和步骤是：
1.写出反应的化学方程式。
2.把溶于水且完全电离的物质写成离子形式，难溶于水或难电离的物质仍用化学式表示。
3.删去化学方程式两边不参加反应的离子。
4. 检查离子方程式两边各元素的原子数目和离子所带电荷总数是否相等[2]。
一些教师用“写、拆、删、查”概括这四个步骤。帮助学生运用这些规则、步骤，来解决问题，要注意让学生了解规则、步骤是建立在哪些化学核心概念上。离子方程式的书写是以电解质和离子反应的概念、化学反应基本规律为基础，借助化学符号和数学运算形式来表征电解质在溶液中的反应。步骤1的完成，是以正确认识电解质在溶液中实际发生的化学反应为前提;步骤4要求学生牢固地掌握化学反应遵循的质量守恒定律。这两个步骤是化学方程式书写的基本规则。步骤2、3的完成，需要依据电解质电离和离子反应的概念，判断实际参加反应和生成的物质及其在反应体系中存在的状态（离子、分子或固体）。
一些学生没有理解这些书写规则和步骤是建立在有关电解质电离、离子反应的概念上的。只是机械地记忆套用离子反应的四个步骤和规则来解答问题，问题解决过程只是算法的机械操演，没有依据概念进行的逻辑推理。因而会产生许多错误。随意拆、删化学方程式中反应物、生成物的化学式，凭臆断拼凑出错误的“离子”方程式。只有建立在对化学反应、电解质电离和离子反应发生条件等概念深刻理解的基础之上，经过一段时间的学习，就可以熟练地运用概念推理方式，直接写出反应的离子方程式。反之，机械按四个步骤做算法推演，是不可能学好离子反应及离子方程式的书写技能的。
许多教学实例都说明，如果学生运用算法推理解决问题，没有真正感知和理解问题情景中化学事物，不能把化学事物的微观表征和符号表征联系起来，只是孤立地记忆、套用由化学语言、化学符号和数学模型来解决问题，就会产生错误和困难。
当解决的问题情景较为复杂，需要综合运用各种知识和概念创造性地解决的问题，则需要把概念推理和算法推理结合起来。
例如，下面一道问题，没有解答类似问题经验的学生往往难以入手：
例2 已知25℃时，Fe（OH）3 的Ksp=2.79×10-39。求该温度下反应 Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K。
不少没有解答过类似问题的学生，觉得解决问题难以入手。有的教师告诉这些学生，利用溶度积的计算式和水的离子积常数的计算式，做数学变换，就可以轻易解答：
25℃时，Fe（OH）3 Ksp=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.79×10-39，
c（H+）×c（OH-）=Kw=1×10-14;
因此，反应Fe（OH）3+3H+Fe3++ 3H2O的平衡常数：
K====2.79×103。
学生运用上述算法推理，可以解决问题。但他们不理解上述算法的推理的基础，即，不知道解答思路是怎么“想”出来的。即使解答了问题，对化学概念的理解并未得到提高，分析解答问题的能力也没有得到提高。只有帮助学生意识到，在Fe（OH）3 的浊液中存在Fe（OH）3 的溶解平衡和水的电离平衡，加入酸溶液，引入了Fe（OH）3和H+离子反应的平衡体系。一定条件下，反应液中三种平衡体系达到平衡状态，c（H+）、c（OH-）、c（Fe3+）的数值都是定值，且同时满足三个平衡体系的平衡常数计算式。因此，可以从水的离子积和Fe（OH）3溶度积的计算式，通过简单的代换，运用相同温度下水的离子积、Fe（OH）3的溶度积，求得Fe（OH）3和酸反应的平衡常数。
只有揭示出算法推理方式的基础，即算法推理所依据的科学概念，帮助学生理解化学事物的符号表征和微观表征的关系，才能让学生获得顿悟，更深刻地理解、更牢固的掌握算法推理的规则和程序。同时，提高学生运用概念推理方式解决问题的能力。
中学化学学习中，有关电解质混合溶液中的离子浓度大小的分析，对高中学生来说是比较困难的问题。因为它的分析解答，需要的认知即推理方式较为复杂。混合溶液中各组分电解质的组成、浓度、电离程度，混合溶液的pH、温度，各组分间的相互作用（包括某些盐类的水解反应）都是影响离子浓度的因素。要依据问题情景，抓住主要矛盾，做周密的分析、推理不容易。为了帮助学生应付这类习题和试题。不少老师，补充了大学分析化学有关电解质溶液组成的三个算法推理规则（物料守恒、电荷守恒、质子守恒），用大量范例和练习做解题训练。其实，这些结构良好的算法推理也是建立在对科学概念的深刻理解的基础之上的。教学中应该研究怎样在不增加学生学习负担的基础上，帮助学生理解、掌握电解质溶液组成相关概念。
对电解质溶液离子组成进行定性、定量分析的问题，应该在理解并熟练掌握有关电解质电离、离子反应、水的电离、盐的水解原理等知识的基础上，帮助学生形成下列核心概念，提高运用核心概念进行逻辑推理和逻辑判断的能力。
①认识电解质的水溶液中一定存在强电解质的电离、水的电离平衡、弱电解质的电离平衡。如果溶液中存在能发生水解的盐，还存在盐的水解平衡，分析一定浓度的电解质溶液中的离子组成和浓度关系，要全面考虑这些影响因素。
②几种电解质同时溶解于水中，或者几种电解质溶液的混合，可能发生反应。要注意分析是否发生反应。若有反应发生，要依据反应后得到的溶液的组成来分析溶液的离子组成和离子浓度大小关系。
③知道不论电解质在溶液中发生什么变化，电解质溶液总是呈电中性的，阴、阳离子所带正、负电荷总量一定相等。比如，NaHCO3 溶液中一定有：
c（H+）+c（Na+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
④知道电解质溶液中，组成该电解质的各元素的原子总数不会发生变化。即，某一组分的原始浓度应等于它在溶液中以各种形式存在的离子和分子得浓度总和。如，在NaHCO3 溶液中一定有：
c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）=c（Na+）
⑤认识电解质溶液中水以及电解质所得到或失去质子（H+）的总的物质的量是相等的。
如，在NaHCO3 溶液中一定有：c（H+） +c（H2CO3）= c（CO32-）+c（OH-）
又如，在H3PO4溶液中有：
c（H+）=c（H2PO4-）+ 2c（HPO42-） + 3c（PO43-） +c（OH-）
学生牢固地掌握了这些概念，离子浓度的分析，就不是难事。如下述问题的解答。
例3 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.在0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中：
c（Na+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（H2CO3）
B.在0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中：
c（OH-）-c（H+）=c（HCO3-）+2c（H2CO3）
C.向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaOH溶液：
c（CO32-）> c（HCO3-）> c（OH-）>c（H+）
D.常温下，某CH3COONa和CH3COOH混合溶液，已知pH=7，c（Na+）=0.1 mol·L-1，则：
c（Na+）=c（CH3COO-）>c（CH3COOH ）>c（H+）=c（OH-）
（答案：B D）
运用上述核心概念，通过概念推理方式，可以顺利解决问题。
0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中，HCO3-在溶液中存在水解与电离两个过程。NaHCO3溶液呈弱碱性，HCO3-电离程度很小，HCO3-在溶液中水解程度大于电离程度，水解产生的H2CO3多于电离产生的CO32-，因此有： c（HCO3-）>c（CO32-）;c（H2CO3）>c（CO32-）。可判断，选项A c（HCO3-）>c（CO32-），符合题意，而c（CO32-）>c（H2CO3），不符合题意。
若依B项所设，0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中，c（OH-）=c（HCO3-）+2c（H2CO3-） + c（H+），则说明溶液中的c（OH-）（即水失去氢离子的产物）等于CO32-转化为HCO3-和H2CO3所结合的氢离子浓度、溶液中尚存在的自由氢离子浓度的总和，符合事实。因此，该项符合题意。
选项C，向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液，所得到的新溶液相当于0.05 mol·L-1的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的混合液。因为Na2CO3的水解程度大于NaHCO3，由于水解，CO32-离子浓度的降低大于HCO3-离子浓度的降低。因此，应有下列关系：c（HCO3-）>c（CO32-）> c（OH-）>c（H+）。选项C中，c （CO32-）> c（HCO3- ）错误，该项不符合题意。
选项D设定情景是常温下，pH=7、c（Na+）=0.1 mol· L-1的CH3COONa和CH3COOH混合溶液。因为溶液中只存在Na+、H+、OH- 、CH3COO-四种离子，存在CH3COO-离子的水解平衡和CH3COOH的电离平衡。电解质溶液中阴阳离子所带正负电荷总量总是相等的，常温下溶液pH=7，则有c（H+）=c（OH-）=1×10-7 mol·L-1，且c（Na+）=c（CH3COO-）=0.1 mol· L-1。因为，CH3COOH电离程度大于CH3COO-的水解程度，而混合溶液仍然呈中性，可见混合溶液中，应有
c（H3COO-）>c（CH3COOH）。因此，该选项符合题意。
参考文献
[1] 胡谊，郝宁.教育心理学理论于实践的整合观[M].上海：华东师范大学出版社，2009：186-190
[2] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准实验教科书·化学[M].南京：江苏教育出版社，2009：54
不少没有解答过类似问题的学生，觉得解决问题难以入手。有的教师告诉这些学生，利用溶度积的计算式和水的离子积常数的计算式，做数学变换，就可以轻易解答：
25℃时，Fe（OH）3 Ksp=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.79×10-39，
c（H+）×c（OH-）=Kw=1×10-14;
因此，反应Fe（OH）3+3H+Fe3++ 3H2O的平衡常数：
K====2.79×103。
学生运用上述算法推理，可以解决问题。但他们不理解上述算法的推理的基础，即，不知道解答思路是怎么“想”出来的。即使解答了问题，对化学概念的理解并未得到提高，分析解答问题的能力也没有得到提高。只有帮助学生意识到，在Fe（OH）3 的浊液中存在Fe（OH）3 的溶解平衡和水的电离平衡，加入酸溶液，引入了Fe（OH）3和H+离子反应的平衡体系。一定条件下，反应液中三种平衡体系达到平衡状态，c（H+）、c（OH-）、c（Fe3+）的数值都是定值，且同时满足三个平衡体系的平衡常数计算式。因此，可以从水的离子积和Fe（OH）3溶度积的计算式，通过简单的代换，运用相同温度下水的离子积、Fe（OH）3的溶度积，求得Fe（OH）3和酸反应的平衡常数。
只有揭示出算法推理方式的基础，即算法推理所依据的科学概念，帮助学生理解化学事物的符号表征和微观表征的关系，才能让学生获得顿悟，更深刻地理解、更牢固的掌握算法推理的规则和程序。同时，提高学生运用概念推理方式解决问题的能力。
中学化学学习中，有关电解质混合溶液中的离子浓度大小的分析，对高中学生来说是比较困难的问题。因为它的分析解答，需要的认知即推理方式较为复杂。混合溶液中各组分电解质的组成、浓度、电离程度，混合溶液的pH、温度，各组分间的相互作用（包括某些盐类的水解反应）都是影响离子浓度的因素。要依据问题情景，抓住主要矛盾，做周密的分析、推理不容易。为了帮助学生应付这类习题和试题。不少老师，补充了大学分析化学有关电解质溶液组成的三个算法推理规则（物料守恒、电荷守恒、质子守恒），用大量范例和练习做解题训练。其实，这些结构良好的算法推理也是建立在对科学概念的深刻理解的基础之上的。教学中应该研究怎样在不增加学生学习负担的基础上，帮助学生理解、掌握电解质溶液组成相关概念。
对电解质溶液离子组成进行定性、定量分析的问题，应该在理解并熟练掌握有关电解质电离、离子反应、水的电离、盐的水解原理等知识的基础上，帮助学生形成下列核心概念，提高运用核心概念进行逻辑推理和逻辑判断的能力。
①认识电解质的水溶液中一定存在强电解质的电离、水的电离平衡、弱电解质的电离平衡。如果溶液中存在能发生水解的盐，还存在盐的水解平衡，分析一定浓度的电解质溶液中的离子组成和浓度关系，要全面考虑这些影响因素。
②几种电解质同时溶解于水中，或者几种电解质溶液的混合，可能发生反应。要注意分析是否发生反应。若有反应发生，要依据反应后得到的溶液的组成来分析溶液的离子组成和离子浓度大小关系。
③知道不论电解质在溶液中发生什么变化，电解质溶液总是呈电中性的，阴、阳离子所带正、负电荷总量一定相等。比如，NaHCO3 溶液中一定有：
c（H+）+c（Na+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
④知道电解质溶液中，组成该电解质的各元素的原子总数不会发生变化。即，某一组分的原始浓度应等于它在溶液中以各种形式存在的离子和分子得浓度总和。如，在NaHCO3 溶液中一定有：
c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）=c（Na+）
⑤认识电解质溶液中水以及电解质所得到或失去质子（H+）的总的物质的量是相等的。
如，在NaHCO3 溶液中一定有：c（H+） +c（H2CO3）= c（CO32-）+c（OH-）
又如，在H3PO4溶液中有：
c（H+）=c（H2PO4-）+ 2c（HPO42-） + 3c（PO43-） +c（OH-）
学生牢固地掌握了这些概念，离子浓度的分析，就不是难事。如下述问题的解答。
例3 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.在0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中：
c（Na+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（H2CO3）
B.在0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中：
c（OH-）-c（H+）=c（HCO3-）+2c（H2CO3）
C.向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaOH溶液：
c（CO32-）> c（HCO3-）> c（OH-）>c（H+）
D.常温下，某CH3COONa和CH3COOH混合溶液，已知pH=7，c（Na+）=0.1 mol·L-1，则：
c（Na+）=c（CH3COO-）>c（CH3COOH ）>c（H+）=c（OH-）
（答案：B D）
运用上述核心概念，通过概念推理方式，可以顺利解决问题。
0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中，HCO3-在溶液中存在水解与电离两个过程。NaHCO3溶液呈弱碱性，HCO3-电离程度很小，HCO3-在溶液中水解程度大于电离程度，水解产生的H2CO3多于电离产生的CO32-，因此有： c（HCO3-）>c（CO32-）;c（H2CO3）>c（CO32-）。可判断，选项A c（HCO3-）>c（CO32-），符合题意，而c（CO32-）>c（H2CO3），不符合题意。
若依B项所设，0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中，c（OH-）=c（HCO3-）+2c（H2CO3-） + c（H+），则说明溶液中的c（OH-）（即水失去氢离子的产物）等于CO32-转化为HCO3-和H2CO3所结合的氢离子浓度、溶液中尚存在的自由氢离子浓度的总和，符合事实。因此，该项符合题意。
选项C，向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液，所得到的新溶液相当于0.05 mol·L-1的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的混合液。因为Na2CO3的水解程度大于NaHCO3，由于水解，CO32-离子浓度的降低大于HCO3-离子浓度的降低。因此，应有下列关系：c（HCO3-）>c（CO32-）> c（OH-）>c（H+）。选项C中，c （CO32-）> c（HCO3- ）错误，该项不符合题意。
选项D设定情景是常温下，pH=7、c（Na+）=0.1 mol· L-1的CH3COONa和CH3COOH混合溶液。因为溶液中只存在Na+、H+、OH- 、CH3COO-四种离子，存在CH3COO-离子的水解平衡和CH3COOH的电离平衡。电解质溶液中阴阳离子所带正负电荷总量总是相等的，常温下溶液pH=7，则有c（H+）=c（OH-）=1×10-7 mol·L-1，且c（Na+）=c（CH3COO-）=0.1 mol· L-1。因为，CH3COOH电离程度大于CH3COO-的水解程度，而混合溶液仍然呈中性，可见混合溶液中，应有
c（H3COO-）>c（CH3COOH）。因此，该选项符合题意。
参考文献
[1] 胡谊，郝宁.教育心理学理论于实践的整合观[M].上海：华东师范大学出版社，2009：186-190
[2] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准实验教科书·化学[M].南京：江苏教育出版社，2009：54
不少没有解答过类似问题的学生，觉得解决问题难以入手。有的教师告诉这些学生，利用溶度积的计算式和水的离子积常数的计算式，做数学变换，就可以轻易解答：
25℃时，Fe（OH）3 Ksp=c（Fe3+）×c3（OH-）=2.79×10-39，
c（H+）×c（OH-）=Kw=1×10-14;
因此，反应Fe（OH）3+3H+Fe3++ 3H2O的平衡常数：
K====2.79×103。
学生运用上述算法推理，可以解决问题。但他们不理解上述算法的推理的基础，即，不知道解答思路是怎么“想”出来的。即使解答了问题，对化学概念的理解并未得到提高，分析解答问题的能力也没有得到提高。只有帮助学生意识到，在Fe（OH）3 的浊液中存在Fe（OH）3 的溶解平衡和水的电离平衡，加入酸溶液，引入了Fe（OH）3和H+离子反应的平衡体系。一定条件下，反应液中三种平衡体系达到平衡状态，c（H+）、c（OH-）、c（Fe3+）的数值都是定值，且同时满足三个平衡体系的平衡常数计算式。因此，可以从水的离子积和Fe（OH）3溶度积的计算式，通过简单的代换，运用相同温度下水的离子积、Fe（OH）3的溶度积，求得Fe（OH）3和酸反应的平衡常数。
只有揭示出算法推理方式的基础，即算法推理所依据的科学概念，帮助学生理解化学事物的符号表征和微观表征的关系，才能让学生获得顿悟，更深刻地理解、更牢固的掌握算法推理的规则和程序。同时，提高学生运用概念推理方式解决问题的能力。
中学化学学习中，有关电解质混合溶液中的离子浓度大小的分析，对高中学生来说是比较困难的问题。因为它的分析解答，需要的认知即推理方式较为复杂。混合溶液中各组分电解质的组成、浓度、电离程度，混合溶液的pH、温度，各组分间的相互作用（包括某些盐类的水解反应）都是影响离子浓度的因素。要依据问题情景，抓住主要矛盾，做周密的分析、推理不容易。为了帮助学生应付这类习题和试题。不少老师，补充了大学分析化学有关电解质溶液组成的三个算法推理规则（物料守恒、电荷守恒、质子守恒），用大量范例和练习做解题训练。其实，这些结构良好的算法推理也是建立在对科学概念的深刻理解的基础之上的。教学中应该研究怎样在不增加学生学习负担的基础上，帮助学生理解、掌握电解质溶液组成相关概念。
对电解质溶液离子组成进行定性、定量分析的问题，应该在理解并熟练掌握有关电解质电离、离子反应、水的电离、盐的水解原理等知识的基础上，帮助学生形成下列核心概念，提高运用核心概念进行逻辑推理和逻辑判断的能力。
①认识电解质的水溶液中一定存在强电解质的电离、水的电离平衡、弱电解质的电离平衡。如果溶液中存在能发生水解的盐，还存在盐的水解平衡，分析一定浓度的电解质溶液中的离子组成和浓度关系，要全面考虑这些影响因素。
②几种电解质同时溶解于水中，或者几种电解质溶液的混合，可能发生反应。要注意分析是否发生反应。若有反应发生，要依据反应后得到的溶液的组成来分析溶液的离子组成和离子浓度大小关系。
③知道不论电解质在溶液中发生什么变化，电解质溶液总是呈电中性的，阴、阳离子所带正、负电荷总量一定相等。比如，NaHCO3 溶液中一定有：
c（H+）+c（Na+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
④知道电解质溶液中，组成该电解质的各元素的原子总数不会发生变化。即，某一组分的原始浓度应等于它在溶液中以各种形式存在的离子和分子得浓度总和。如，在NaHCO3 溶液中一定有：
c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）=c（Na+）
⑤认识电解质溶液中水以及电解质所得到或失去质子（H+）的总的物质的量是相等的。
如，在NaHCO3 溶液中一定有：c（H+） +c（H2CO3）= c（CO32-）+c（OH-）
又如，在H3PO4溶液中有：
c（H+）=c（H2PO4-）+ 2c（HPO42-） + 3c（PO43-） +c（OH-）
学生牢固地掌握了这些概念，离子浓度的分析，就不是难事。如下述问题的解答。
例3 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.在0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中：
c（Na+）>c（HCO3-）>c（CO32-）>c（H2CO3）
B.在0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中：
c（OH-）-c（H+）=c（HCO3-）+2c（H2CO3）
C.向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1 NaOH溶液：
c（CO32-）> c（HCO3-）> c（OH-）>c（H+）
D.常温下，某CH3COONa和CH3COOH混合溶液，已知pH=7，c（Na+）=0.1 mol·L-1，则：
c（Na+）=c（CH3COO-）>c（CH3COOH ）>c（H+）=c（OH-）
（答案：B D）
运用上述核心概念，通过概念推理方式，可以顺利解决问题。
0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中，HCO3-在溶液中存在水解与电离两个过程。NaHCO3溶液呈弱碱性，HCO3-电离程度很小，HCO3-在溶液中水解程度大于电离程度，水解产生的H2CO3多于电离产生的CO32-，因此有： c（HCO3-）>c（CO32-）;c（H2CO3）>c（CO32-）。可判断，选项A c（HCO3-）>c（CO32-），符合题意，而c（CO32-）>c（H2CO3），不符合题意。
若依B项所设，0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中，c（OH-）=c（HCO3-）+2c（H2CO3-） + c（H+），则说明溶液中的c（OH-）（即水失去氢离子的产物）等于CO32-转化为HCO3-和H2CO3所结合的氢离子浓度、溶液中尚存在的自由氢离子浓度的总和，符合事实。因此，该项符合题意。
选项C，向0.2 mol·L-1 NaHCO3溶液中加入等体积0.1 mol·L-1NaOH溶液，所得到的新溶液相当于0.05 mol·L-1的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的混合液。因为Na2CO3的水解程度大于NaHCO3，由于水解，CO32-离子浓度的降低大于HCO3-离子浓度的降低。因此，应有下列关系：c（HCO3-）>c（CO32-）> c（OH-）>c（H+）。选项C中，c （CO32-）> c（HCO3- ）错误，该项不符合题意。
选项D设定情景是常温下，pH=7、c（Na+）=0.1 mol· L-1的CH3COONa和CH3COOH混合溶液。因为溶液中只存在Na+、H+、OH- 、CH3COO-四种离子，存在CH3COO-离子的水解平衡和CH3COOH的电离平衡。电解质溶液中阴阳离子所带正负电荷总量总是相等的，常温下溶液pH=7，则有c（H+）=c（OH-）=1×10-7 mol·L-1，且c（Na+）=c（CH3COO-）=0.1 mol· L-1。因为，CH3COOH电离程度大于CH3COO-的水解程度，而混合溶液仍然呈中性，可见混合溶液中，应有
c（H3COO-）>c（CH3COOH）。因此，该选项符合题意。
参考文献
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