化學電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒綜述

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學習與交流化學電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒綜述.精品文檔.電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒綜述電荷守恒,物料守恒,質(zhì)子守恒同為溶液中的三大守恒關(guān)系。這三個守恒的最大應(yīng)用是判斷溶液中粒子濃度的大小，或它們之間的關(guān)系等式。電荷守恒：是指溶液中所有陽離子所帶的正電荷總數(shù)與所有陰離子所帶的負電荷總數(shù)相等。即溶液永遠是電中性的，所以陽離子帶的正電荷總量陰離子帶的負電荷總量1.溶液必須保持電中性，即溶液中所有陽離子所帶的電荷數(shù)等于所有陰離子所帶的的電荷數(shù)2.除六大強酸，四大強堿外都水解，多元弱酸部分水解。產(chǎn)物中有分步水解產(chǎn)物。3.這個離子所帶的電荷數(shù)是多少，離子前就寫

2、幾。例如：Na2CO3： c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)因為碳酸根為帶兩個單位負電荷，所以碳酸根前有一個2。在下列物質(zhì)的溶液中CH3COONa： c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)Na2CO3： c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-) NaHCO3： c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2(CO32-)+c(OH-)Na3PO4： c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+2c(HPO4 2-)+c(H2PO4-)+c(OH-)電荷守恒定律：物理學的基本定律之一 。它

3、指出，對于一個孤立系統(tǒng)，不論發(fā)生什么變化 ，其中所有電荷的代數(shù)和永遠保持不變。電荷守恒定律表明，如果某一區(qū)域中的電荷增加或減少了，那么必定有等量的電荷進入或離開該區(qū)域；如果在一個物理過程中產(chǎn)生或消失了某種符號的電荷，那么必定有等量的異號電荷同時產(chǎn)生或消失。注意： 1 正確分析溶液中存在的陰、陽離子是書寫電荷守恒式的關(guān)鍵，需要結(jié)合電解質(zhì)電離及鹽類的水解知識，尤其是對多級電離或多級水解，不能有所遺漏。如Na2CO3溶液中存在如下電離和水解平衡：Na2CO3 2 Na+ +CO32-；CO32-+ H2OHCO3-+OH-；HCO3- +H2O H2CO3 +OH-；H2O H+OH- 。所以溶液中

4、陽離子有：Na+、H+，陰離子有：CO32-、 HCO3-、OH-。2 結(jié)合陰陽離子的數(shù)目及其所帶的電荷可以寫出：N(Na+) +N(H+) = 2N(CO32-) + N( HCO3-) + N(OH-)3將上式兩邊同時除以NA得：n(Na+)+n(H+)=2n(CO32-)+ n(HCO3-) + n(OH-)；再同時除以溶液體積V得：C(Na+) +C(H+) = 2C(CO32-) + C( HCO3-) + C(OH-)，這就是Na2CO3溶液的電荷守恒式。電荷守恒式即溶液中所有陽離子的物質(zhì)的量濃度與其所帶電荷乘積之和等于所有陰離子的物質(zhì)的量濃度與其所帶電荷的絕對值乘積之和。寫等式注

5、意2點： 1、要判斷準確溶液中存在的所有離子，不能漏掉。 2、注意離子自身帶的電荷數(shù)目。如：Na2CO3溶液：C（Na+ ）+ C（H+ ）= 2 C（CO32- ）+ C（HCO3- ）+ C（OH-）NaHCO3溶液：C（Na+ ）+ C（H+ ）= 2 C（CO32- ）+ C（HCO3- ）+ C（OH-）Na3PO4溶液：C（Na+ ）+ C（H+ ）= 3 C（PO43- ）+ 2 C（HPO42- ）+ C（H2PO4- ）+ C（OH-）NH4Cl溶液：C（NH4+ ）+ C（H+ ）=C（ Cl- ）+ C（OH-）NaOH溶液：C（Na+ ）+C（ H+ ）= C（OH-）

6、物料守恒：溶液中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。也就是元素守恒，即變化前后某種元素的原子個數(shù)守恒。物料守恒實際屬于原子個數(shù)守恒和質(zhì)量守恒。即加入的溶質(zhì)組成中存在的某些元素之間的特定比例關(guān)系，由于水溶液中一定存在水的H、O元素，所以物料守恒中的等式一定是非H、O元素的關(guān)系。物料守恒可以理解為原子守恒的另一種說法?！叭我换瘜W反應(yīng)前后原子種類和數(shù)量分別保持不變”，可以微觀地應(yīng)用到具體反應(yīng)方程式，就是左邊帶電代數(shù)和等于右邊。也就是左邊（反應(yīng)物）元素原子（核）個數(shù)種類與總數(shù)對應(yīng)相等于右邊（生成物）。1 含特定元素的微粒（離子或分子）守恒 2 不同元素間形成的特定微粒比守恒 3

7、 特定微粒的來源關(guān)系守恒例1 ：NaHCO3溶液nNa:nC=1:1，如果HCO3- 沒有電離和水解，那么Na+和HCO3- 濃度相等。HCO3- 會水解成為H2CO3，電離為CO32-（都是1：1反應(yīng)，也就是消耗一個HCO3-，就產(chǎn)生一個H2CO3或者CO32-），那么守恒式中把Na+濃度和HCO3- 及其產(chǎn)物的濃度和畫等號（或直接看作鈉與碳的守恒）：即c(Na+) = c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3) 這個式子叫物料守恒例2 ：Na2CO3溶液電荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)上式中，陰陽離子總電荷量要相等，由于

8、1mol碳酸根電荷量是2mol負電荷，所以碳酸根所帶電荷量是其物質(zhì)的量的2倍。物料守恒nNa:nC=2:1，c(Na+)是碳酸根離子物質(zhì)的量的2倍，電離.水解后，碳酸根以三種形式存在,所以 ：c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)例3：在0.1mol/L的H2S溶液中存在如下電離過程:H2S H+ +HS- HS- H+S2- H2O H+OH- H2S物料守恒式c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1mol/L, 在這里物料守恒就是S元素守恒, 描述出有S元素的離子和分子即可例4：在0.1molL Na3PO4溶液中： 根據(jù)P元素形成微?？偭渴睾阌校?c

9、PO43-+cHPO42-+cH2PO4-+cH3PO4=0.1molL 根據(jù)Na與P形成微粒的關(guān)系有： cNa+=3cPO43-+3cHPO42-+3cH2PO4-+3cH3PO4根據(jù)H2O電離出的H+與OH- 守恒有： cOH-=cHPO42-+2cH2PO4-+3cH3PO4+cH+例5：NH4Cl溶液，化學式中nN:nCl=1:1，得到cNH4+ + cNH3.H2O = c Cl-寫等式要注意，把所有含這種元素的粒子都要考慮在內(nèi)，可以是離子，也可以是分子。 質(zhì)子守恒： 質(zhì)子守恒就是酸失去的質(zhì)子和堿得到的質(zhì)子數(shù)目相同。例1 ：Na2CO3溶液水電離出的c(H+)=c(OH-). 在碳酸

10、鈉水溶液中水電離出的氫離子以（H+，HCO3-,H2CO3）三種形式存在，其中1mol碳酸分子中有2mol水電離出的氫離子.所以 c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)例2 ： NaHCO3溶液 方法一：可以由電荷守恒和物料守恒關(guān)系聯(lián)立得到NaHCO3 溶液中存在下列等式C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-) 電荷守恒C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 物料守恒 兩式相減得C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-) 這個式子叫質(zhì)子守恒。方法二：由酸堿質(zhì)子理論例1 ：NaHCO3 溶

11、液原始物種：HCO3-，H2O消耗質(zhì)子產(chǎn)物H2CO3，產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物CO32-，OH-C（H+）=C（CO32-）+C(OH-) -C（H2CO3）即C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-)關(guān)系：剩余的質(zhì)子數(shù)目等于產(chǎn)生質(zhì)子的產(chǎn)物數(shù)目-消耗質(zhì)子的產(chǎn)物數(shù)目直接用酸堿質(zhì)子理論求質(zhì)子平衡關(guān)系比較簡單，但要細心；如果用電荷守恒和物料守恒關(guān)系聯(lián)立得到則比較麻煩，但比較保險例2 ：NaH2PO4溶液原始物種：H2PO4-，H2O消耗質(zhì)子產(chǎn)物：H3PO4, 產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物：HPO42-（產(chǎn)生一個質(zhì)子），PO43-（產(chǎn)生二個質(zhì)子），OH-所以：c（H+）=c(HPO42-)+2c(PO43-)+

12、c(OH-)-c（H3PO4）快速書寫質(zhì)子守恒的方法：第一步：確定溶液的酸堿性，溶液顯酸性，把氫離子濃度寫在左邊，反之則把氫氧根離子濃度寫在左邊。第二步：根據(jù)溶液能電離出的離子和溶液中存在的離子，來補全等式右邊。具體方法是，判斷溶液能直接電離出的離子是什么。然后選擇能電離產(chǎn)生氫離子或者水解結(jié)合氫離子的離子為基準，用它和它電離或者水解之后的離子（這里稱為對比離子）做比較，是多氫還是少氫，多N個氫，就減去N倍的該離子（對比離子）濃度。少N個氫離子，就減去N倍的該離子（對比離子）。如碳酸氫鈉溶液（NaHCO3）:溶液顯堿性，所以把氫氧根離子濃度寫在左邊，其次。判斷出該溶液直接電離出的離子是鈉離子和碳

13、酸氫根，而能結(jié)合氫離子或電離氫離子的是碳酸氫根。其次以碳酸氫根為基準離子（因為碳酸氫鈉直接電離產(chǎn)生碳酸根和鈉離子，而鈉離子不電離也不水解。）減去它電離之后的離子濃度，加上它水解生成的離子濃度。便是： C（OH-）=C(H2CO3)-C(CO32-)+C(H+) 例1：NH4Cl溶液，電荷守恒，NH4+ + H+ = Cl- + OH- 物料守恒，C（NH4+ ）+ C（NH3.H2O） = C（Cl-）質(zhì)子守恒，處理一下，約去無關(guān)的Cl-，得到，C（H+ ）= C（OH- ）+ C（NH3.H2O）， 分析, 水電離H+ = OH-，但是部分OH-被NH4+結(jié)合成NH3.H2O，而且是1：1結(jié)

14、合，而H+不變，所以得到，H+ = 原來的總OH- = 剩余OH- + NH3.H2O 例2：Na2CO3溶液，電荷守恒，Na+ + H+ = 2CO32- + HCO3- + OH- 物料守恒，Na+ = 2(CO32- + HCO3- + H2CO3)質(zhì)子守恒，處理一下，約去無關(guān)的Na+，得到，HCO3- + 2H2CO3 + H+ = OH-， 分析,水電離H+ = OH-，但是部分H+被CO32-結(jié)合成HCO3-，而且是1：1結(jié)合，還有部分繼續(xù)被HCO3-結(jié)合成H2CO3，相當于被CO32-以1：2結(jié)合，而OH-不變，所以得到， OH- = 原來總H+ = HCO3- + 2H2CO3

15、 + 剩余H+ 若能清楚三個守恒，解題會更快，若質(zhì)子守恒不能熟悉，只要掌握前兩個也足夠了。歸納：1 Na2CO3溶液電荷守恒，c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)物料守恒，c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)質(zhì)子守恒，c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)2NaHCO3 溶液電荷守恒： c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2(CO32-)+c(OH-)物料守恒，c(Na+) = c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3)質(zhì)子守恒，C（H+）=C（CO32-）+C(OH-)

16、 -C（H2CO3）即C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-)3NH4Cl溶液，電荷守恒，C（NH4+ ）+ C（H+ ）=C（ Cl- ）+ C（OH-）物料守恒，C（NH4+ ）+ C（NH3.H2O） = C（Cl-）質(zhì)子守恒，C（H+ ）= C（OH- ）+ C（NH3.H2O）4Na3PO4溶液電荷守恒： c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+2c(HPO4 2-)+c(H2PO4-)+c(OH-)物料守恒， cNa+=3cPO43-+3cHPO42-+3cH2PO4-+3cH3PO4在0.1molL Na3PO4溶液中， 根據(jù)P元素形成微?？偭渴睾阌校?cPO43-+cHPO42-+cH2PO4-+cH3PO4=0.1molL質(zhì)子守恒， cOH-=cHPO42-+2cH2PO4-+3cH3PO4+cH+5Na2S溶液電荷守恒，c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+