電解質(zhì)溶液三個(gè)守恒電解質(zhì)溶液中三種守恒關(guān)系的應(yīng)用

電解質(zhì)溶液三個(gè)守恒電解質(zhì)溶液中三種守恒關(guān)系的應(yīng)用 電解質(zhì)溶液中三種守恒關(guān)系的應(yīng)用 周正 一班的同學(xué)們，大家好，上周我們在晚自習(xí)時(shí)接觸了溶液守恒問題，在做題過程中我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用很廣，但是參考書又沒有詳細(xì)的歸類，所以我再此將重新把問題歸類，希望對大家有所幫助，具體的題目我會在每兩周二下午將例題在班中一一呈現(xiàn)，希望對你們有所幫助 【關(guān)鍵詞】電荷守恒；物料守衡；質(zhì)子守衡；電離平衡；水解平衡 古語云：授人以魚，只供一飯。授人以漁，則終身受用無窮。學(xué)知識，更要學(xué)方法。在學(xué)習(xí)電離平衡一章時(shí)，學(xué)生對于電解質(zhì)溶液中微粒濃度的比較，尤其是有等量關(guān)系的微粒濃度問題，常感到棘手，解答非常困難。對此，在教學(xué)中我嘗試擴(kuò)大知識面，補(bǔ)充引入三種守恒式的講授，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍能夠接受，教學(xué)效果顯著提高。 三種守恒關(guān)系其實(shí)是電解質(zhì)溶液中三種平衡的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 1.電荷守衡 電解質(zhì)溶于水時(shí)，當(dāng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，無論存在多少種離子，溶液中陽離子所帶正電荷的總數(shù)必等于陰離子所帶負(fù)電荷的總數(shù)，即溶液總是電中性的，這一規(guī)律稱為電荷平衡。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式叫電荷等衡式。 例：寫出在溶液中的電荷等衡式。 分析：溶液中帶正電荷的離子有，各帶有1個(gè)單位的正電荷；帶負(fù)電荷的離子有，前兩者各帶有1個(gè)單位的負(fù)電荷，后者帶有2個(gè)單位的負(fù)電荷。根據(jù)電荷守恒，則溶液的電荷等衡式為：2注：在溶液中所有的離子種類和3完全相同，所以其電荷等恒式與上式完全相同。 2.物料守衡 在電解質(zhì)溶液中，由于某些離子能夠水解，離子種類增多，但某些關(guān)鍵性的原子總是守恒的。 例：寫出0.1溶液的物料等衡式。 分析：（0.1）在溶液中存在如下關(guān)系： （水解平衡） （電離平衡） 溶質(zhì)在溶液中存在的離子有，四種，據(jù)物料平衡規(guī)律，平衡時(shí)有如下關(guān)系： 0.1，0.1 此二式分別為溶質(zhì)對于和兩種離子的物料等衡式，也可寫成： 0.1 此類元素守恒題中各粒子之間的關(guān)系一般為： c(不變化的離子)=c(變化的離子)+c(水解后生成的弱電解質(zhì))+c（電離所得二元弱酸根離子） 例：寫出溶液的物料等衡式。 分析：在溶液存在如下關(guān)系； （一級水解） （二級水解） 故碳元素以，三種形式存在，且鈉原子數(shù)目是碳原子數(shù)目的2倍。它們之間有如下守恒關(guān)系：222 3.質(zhì)子守衡 溶液中微粒給出質(zhì)子數(shù)（）與接受質(zhì)子數(shù)相等。表現(xiàn)為水溶液中由水電離出的+和永遠(yuǎn)相等。 例：寫出溶液的質(zhì)子等衡式。 分析：在溶液中存在如下關(guān)系； 可以這樣理解，水電離出的分成三部分；與結(jié)合生成 ；與結(jié)合生成；沒被結(jié)合的。其中生成的的量與相等，生成的的量是的兩倍，所以有如下質(zhì)子等衡式。 2或2實(shí)際上，質(zhì)子守恒也可以認(rèn)為是由電荷守恒和物料守恒變換得到的。 例：寫出溶液的質(zhì)子等衡式 分析：在溶液中存在如下關(guān)系； 可以這樣理解，水電離出的分成兩部分：一是與結(jié)合生成；二是沒被結(jié)合的。但由電離不能算作由水電離出的，且由電離的的量與相等，所以有如下質(zhì)子等衡式-學(xué)生在做習(xí)題時(shí)，常會遇到微粒濃度有等量關(guān)系的題目,此時(shí)，利用三種等衡式解題簡便快捷。 例：在0.1溶液中，下列關(guān)系不正確的是（ ） 2 分析：溶液中存在如下關(guān)系； ， ， 。故可知正確，不正確。據(jù)三種等衡式物料等衡式：0.1，故正確；電荷等衡式：；質(zhì)子等衡式：，合并得正確。故答案為。 證明，將三種等衡式引入中解決電解質(zhì)溶液問題，比用其他方法解決這一類問題，更易為學(xué)生接受，且比較直接，也容易理解掌握 例題 。一 電荷守恒 電荷守恒僅和溶液中帶電粒子有關(guān)，在離子化合物（或溶液）中，陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)=陽離子所帶正電荷總數(shù)。 例1（08天津卷）醋酸溶液中存在電離平衡CH3COOH HCH3COO-，下列敘述不正 確的是（ ） A醋酸溶液中離子濃度的關(guān)系滿足：c（H）c（OH-）c（CH3COO） B0.10mol/L的CH3COOH溶液中加水稀釋，溶液中c（OH）減小 CCH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固體，平衡逆向移動(dòng) D常溫下pH2的CH3COOH溶液與pH12的NaOH溶液等體積混合后，溶液的pH7 解析：根據(jù)電荷守恒，選項(xiàng)A中的等量關(guān)系成立 ：B。 例2（05廣東卷）關(guān)于小蘇打水溶液的表述正確的是 Ac(Na+) = c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3) Bc(Na+) + c(H+)= c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(OH-) CHCO3的電離程度大于HCO3的水解程度 D存在的電離有：NaHCO3 = Na+ + HCO3-，HCO3 H+ + CO32-， H2O H+ + OH- 解析：B選項(xiàng)小蘇打水溶液中電荷守恒應(yīng)該是 c(Na+) + c(H+)= c(HCO3-)+ 2c(CO32-)+ c(OH-) 答案：AD 電解質(zhì)溶液中的電荷守恒是3大守恒中最容易理解的，注意2點(diǎn)就不容易出錯(cuò) 1.不要漏掉任何帶電粒子 2.注意帶電粒子所帶的電荷數(shù) 二 物料守恒 物料守恒研究對象通常是電解質(zhì)溶液的溶質(zhì)，指某一組分的原始濃度應(yīng)該等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和。 例1（09廣東卷）下列濃度關(guān)系正確的是 A.氯水中：c(Cl2)=2c(ClO-)+c(Cl-)+c(HClO) B.氯水中：c(Cl-)c(H+)c（OH-）c(c(ClO-) C.等體積等濃度的氫氧化鈉與醋酸混合：c(Na+)= c(CH3COO-) DNa2CO3溶液中：c(Na+) C（CO32-）c（OH-）C(HCO3-) c（H+） 解析：C選項(xiàng)等體積等濃度的氫氧化鈉與醋酸混合后含碳原子的粒子有CH3COOH，CH3COO-由物料守恒有c(Na+)= c(CH3COO-)+c(CH3COOH) 電解質(zhì)溶液中由于電離或水解因素，離子會發(fā)生變化變成其它離子或分子等，但離子或分子中某種特定元素的原子的總數(shù)是不會改變的。 答案 D 例2（08廣東卷）鹽酸、醋酸和碳酸氫鈉是生活中常見的物質(zhì)。下列表述正確的是（ ） A在NaHCO3溶液中加入與其等物質(zhì)的量的NaOH，溶液中的陰離子只有CO32-和OH- BNaHCO3溶液中：c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-) C10 mL0.10 molL-1CH3COOH溶液加入等物質(zhì)的量的NaOH后，溶液中離子的濃度 由大到小的順序是：c(Na+)c(CH3COO-)c（OH-）c(H+) D中和體積與pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物質(zhì)的量相同 解析：根據(jù)電荷守恒 ：c(H+)+c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-) 物料守恒：c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3) 兩式相減得 ：c（H+）+c（H2CO3）=c（CO32-）+c(OH-) (質(zhì)子守恒)所以B 錯(cuò)誤。 答案：C 三 質(zhì)子守恒 質(zhì)子守恒研究對象主要是電解質(zhì)溶液的溶劑水，是指溶液中由水電離出來的H和OH總是相等的，質(zhì)子守恒可由電荷守恒和物料守恒聯(lián)立推導(dǎo)出來。 例（07廣東卷）下列各溶液中，微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是 A 1.0mol/L Na2CO3溶液：c(OH)c(HCO3)c(H)2c(H2CO3) B 1.0mol/LNH4Cl溶液：c(NH4)c(Cl) C 向醋酸鈉溶液中加入適量醋酸，