把溶液“放大”来看
AP 考试很少只让你算浓度，常常给出几张溶液的粒子图，问哪一张正确，或者让你画出混合后的样子。AP U3.8 要求你把浓度、电离、沉淀反应这些概念画成粒子图。
画溶液粒子图的四条规则
- 强电解质完全电离： 离子彼此分开，不能画成一对一对的“NaCl 分子”。
- 个数比和化学式一致： MgClX2 溶液中 ClX− 的个数是 MgX2+ 的 2 倍；NaX2SOX4 溶液中 NaX+ 是 SOX4X2− 的 2 倍。
- 水分子的朝向： 阳离子周围，水分子的 O（带 δ−）朝向离子；阴离子周围，水分子的 H（带 δ+）朝向离子（U3.1 的离子–偶极作用）。
- 分子化合物不电离： 葡萄糖、乙醇溶液中画完整的分子，不拆成原子，也没有离子。
浓度和单位体积里的粒子数成正比：画得越“挤”，浓度越大。稀释时粒子的个数不变，只是分布在更大的体积中。两种溶液等体积混合时，只来自其中一种溶液的离子，浓度变为原来的一半。
沉淀反应之后
把 AgNOX3 溶液和 NaCl 溶液混合，AgX+ 和 ClX− 结合成难溶的 AgCl：
AgX++ClX−AgCl↓
NaX+ 和 NOX3X− 没有参加反应，叫旁观离子spectator ions。反应后的粒子图应该是：
- 杯底是固体 AgCl，它的 AgX+ 和 ClX− 不再是溶液中自由移动的离子；
- 溶液中有全部的旁观离子（NaX+ 和 NOX3X−）；
- 如果某种反应物过量，溶液中还有过量的那种离子（AgX+ 或 ClX−）；恰好完全反应时就没有。
先看一种盐溶于水的样子，再把两种溶液混合，改变 B 的量，看沉淀和剩下的离子：
动手试试：溶液的粒子图
例题 1：Na₂SO₄ 溶液的粒子图
描述 NaX2SOX4 溶液的粒子图：如果图中溶解了 2 个化学式单元，应该画多少个什么离子？水分子怎样排列？
分步解析
-
写电离方程式。 NaX2SOX4 是强电解质，完全电离：
NaX2SOX42NaX++SOX4X2−
-
数离子。 2 个化学式单元给出 4 个 NaX+ 和 2 个 SOX4X2−，彼此分开，不画成“NaX2SOX4 分子”。
-
水分子的方向。 NaX+ 周围的水分子把带部分负电荷的 O 朝向离子；SOX4X2− 周围的水分子把带部分正电荷的 H 朝向离子。
-
检验电荷。
4×(+1)+2×(−2)=0
溶液呈电中性，图画对了。
例题 2：一种反应物过量
把含 3 个化学式单元 AgNOX3 的溶液和含 2 个化学式单元 NaCl 的溶液混合。反应后杯底和溶液中各有什么？
分步解析
-
列出混合前的离子。 3 个 AgX+、3 个 NOX3X−、2 个 NaX+、2 个 ClX−。
-
写离子方程式，找出限量的离子。
AgX++ClX−AgCl(s)
AgX+ 和 ClX− 按 1∶1 反应，ClX− 只有 2 个，是限量的，生成 2 个 AgCl 沉在杯底。
-
列表看反应前后。
| 粒子 | 反应前 | 反应后 |
|---|
| AgX+ | 3 | 1 |
| ClX− | 2 | 0 |
| AgCl（杯底） | 0 | 2 |
| NaX+ | 2 | 2 |
| NOX3X− | 3 | 3 |
溶液中剩下 1 个过量的 AgX+，以及旁观离子 NaX+ 和 NOX3X−。
-
检验电荷。 溶液中正电荷 1 + 2 = 3，负电荷 3，电中性。
练一练：这样描述的粒子图对不对？
KBr 溶液：
KX+ 和
BrX− 个数相同，彼此分开
1 : 1，完全电离。
MgClX2 溶液：每个
MgX2+ 两边紧贴着两个
ClX−，成簇分布
强电解质完全电离，离子彼此分开。
NaX+ 周围，水分子的 H 朝向
NaX+ 阳离子吸引水分子带 δ− 的 O 端。
ClX− 周围，水分子的 H 朝向
ClX− 阴离子吸引带 δ+ 的 H 端。
NaX2SOX4 溶液：4 个
NaX+、2 个
SOX4X2− 个数比 2 : 1，和化学式一致。
AlClX3 溶液：
AlX3+ 和
ClX− 个数相同
ClX− 应该是 AlX3+ 的 3 倍。
葡萄糖溶液：画成一个个完整的葡萄糖分子
非电解质不电离。
葡萄糖溶液：每个分子拆成 C、H、O 原子
溶解不破坏分子内的共价键。
AgNOX3 和 NaCl 恰好完全反应后：溶液中只有
NaX+ 和
NOX3X−，杯底有 AgCl
旁观离子留在溶液中，沉淀在杯底。
AgNOX3 和 NaCl 恰好完全反应后：溶液中还有
AgX+ 和
ClX− 它们已经结合成固体 AgCl。
等体积的 KCl 溶液和水混合后，单位体积中的
KX+ 个数变为原来的一半
离子个数不变，体积加倍。
常见误区
误区 1：“离子化合物溶在水中，以 NaCl 这样的分子存在。” 离子化合物溶于水时完全电离，阴、阳离子被水分子包围、彼此分开。
误区 2：“水分子用 H 端朝向阳离子。” 阳离子带正电，吸引水分子带部分负电荷的 O 端；H 端朝向阴离子。
误区 3：“生成沉淀以后，沉淀里的离子仍在溶液中自由移动。” 沉淀是固体，它的离子固定在晶格中。溶液中只剩旁观离子和过量的离子。
即时小测
下列哪张图最能表示 MgClX2 溶液？（图中省略了大部分水分子）
ClX− 是 MgX2+ 的 2 倍，离子分开，阳离子周围是水分子的 O（红），阴离子周围是 H（白）。A 的水分子方向画反了；C 的个数比是 1 : 1；D 没有电离。
含 3 个化学式单元 AgNOX3 的溶液和含 3 个化学式单元 NaCl 的溶液恰好完全反应。下列哪张图最能表示反应后的混合物？
AgX+ 和 ClX− 结合成 AgCl 沉在杯底，旁观离子 NaX+、NOX3X− 留在溶液中。B 没有反应；C 的沉淀不对（NaNOX3 易溶）；D 漏掉了旁观离子。
一杯 NaCl 溶液的粒子图中有 4 个 NaX+ 和 4 个 ClX−，每个离子代表 0.050 mol/L。加入等体积的水后，[NaX+] 是多少？
原来 [NaX+] = 4 × 0.050 = 0.20 mol/L；离子个数不变，体积加倍，浓度减半为 0.10 mol/L。
等体积的 0.20 mol/L KCl 溶液和 0.20 mol/L NaNOX3 溶液混合（不反应）。混合后 [KX+] 和 [NOX3X−] 分别是？
每种离子只来自一种溶液，混合后体积加倍，浓度减半。
BaClX2 溶液和 NaX2SOX4 溶液恰好完全反应后，溶液中主要存在的离子是？
BaX2+ 和 SOX4X2− 生成 BaSOX4 沉淀；NaX+ 和 ClX− 是旁观离子，留在溶液中。
含 2 个化学式单元 BaClX2 的溶液和含 4 个化学式单元 NaX2SOX4 的溶液混合。反应后溶液中有哪些离子？
2 个 BaX2+ 和 2 个 SOX4X2− 生成 2 个 BaSOX4；SOX4X2− 共 4 个，剩 2 个（过量）；旁观离子 NaX+ 8 个、ClX− 4 个都留在溶液中。
AP 自由作答题
AP 风格自由作答题
Pb(NOX3)X2 溶液和 KI 溶液混合，生成黄色的 PbIX2 沉淀。
(a) 写出这个反应的离子方程式（只写参加反应的离子）。
(b) 把含 2 个化学式单元 Pb(NOX3)X2 的溶液和含 6 个化学式单元 KI 的溶液混合。反应后杯底和溶液中各有多少个什么粒子？
(c) 描述 (b) 中反应后混合物的粒子图。
(d) 把 50.0 mL 0.100 mol/L Pb(NOX3)X2 溶液和 50.0 mL 0.300 mol/L KI 溶液混合，求反应后溶液中 [KX+] 和 [IX−]。
参考答案与评分要点
(a) PbX2++2IX−PbIX2↓
(b) 2 个 PbX2+ 需要 4 个 IX−，生成 2 个 PbIX2（杯底）。溶液中：IX− 剩 2 个（过量），KX+ 6 个、NOX3X− 4 个（旁观离子），没有 PbX2+。
(c) 杯底画 2 个 PbIX2 固体；溶液中 6 个 KX+、4 个 NOX3X−、2 个 IX− 彼此分开，均匀分布；正负电荷相等（6 = 4 + 2）。
(d) n(KX+) = 0.0500 × 0.300 = 0.0150 mol，不参加反应，[KX+] = 0.0150 ÷ 0.100 = 0.150 mol/L。n(PbX2+) = 0.00500 mol，消耗 IX− 0.0100 mol；IX− 共 0.0150 mol，剩 0.00500 mol，[IX−] = 0.0500 mol/L。
评分要点： (a) 离子方程式配平；(b) 沉淀 2 个，剩 IX− 2 个、KX+ 6 个、NOX3X− 4 个；(c) 沉淀在杯底、离子分开、电荷守恒；(d) 0.150 和 0.0500 mol/L，体积用 100.0 mL。
小结
- 强电解质的溶液：离子分开，个数比符合化学式；阳离子周围水分子 O 朝内，阴离子周围 H 朝内。非电解质画完整的分子。
- 单位体积中的粒子越多，浓度越大；稀释和等体积混合时，粒子数不变，体积变大。
- 沉淀反应后：沉淀在杯底，溶液中只有旁观离子和过量的离子，电荷守恒。
AP 提示： 选粒子图时逐条检查：离子分开了吗？个数比对吗？水分子朝向对吗？电荷守恒吗？反应后有没有漏掉旁观离子、有没有多画已经沉淀的离子？