电解质溶液中三大守恒规律
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溶液中的三大守恒质子守恒就是酸失去的质子和碱得到的质子数目相同,质子守恒和物料守恒,电荷守恒一样同为溶液中的三大守恒关系1电荷守恒溶液中所有阳离子所带的正电荷总数等于所有阴离子所带的负电荷总数例:NaHCO3 溶液中C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-) 这个式子叫电荷守恒2物料守恒⒈ 含特定元素的微粒(离子或分子)守恒⒉ 不同元素间形成的特定微粒比守恒⒊ 特定微粒的来源关系守恒例1:在0.1mol/LNa3PO4溶液中:根据P元素形成微粒总量守恒有:c[PO43-]+c[HPO42-]+c[H2PO4-]+c[H3PO4]=0.1mol/L根据Na与P形成微粒的关系有:c[Na+]=3c[PO43-]+3c[HPO42-]+3c[H2PO4-]+3c[H3PO4]根据H2O电离出的H+与OH-守恒有:c[OH-]=c[HPO42-]+2c[H2PO4-]+3c[H3PO4]+c[H+]例2:NaHCO3 溶液中C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 这个式子叫物料守恒3质子守恒也可以由电荷守恒和物料守恒关系联立得到NaHCO3 溶液中存在下列等式C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-) {电荷守恒}C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) {物料守恒}方法一:两式相减得C(H+)+C(H2CO3)=C(CO32-)+C(OH-) 这个式子叫质子守恒。
方法二:由酸碱质子理论O原始物种:HCO3-,H2消耗质子产物H2CO3,产生质子产物CO32-,OH-C(H+)=C(CO32-)+C(OH-) -C(H2CO3)即C(H+)+C(H2CO3)=C (CO32-)+C(OH-)关系:剩余的质子数目等于产生质子的产物数目-消耗质子的产物数目直接用酸碱质子理论求质子平衡关系比较简单,但要细心;如果用电荷守恒和物料守恒关系联立得到则比较麻烦,但比较保险又如NaH2PO4溶液原始物种:H2PO4-,H2O消耗质子产物:H3PO4,产生质子产物:HPO42-(产生一个质子),PO43-(产生二个质子),OH-所以:c(H+)=c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c(H3PO4)你可以用电荷守恒和物料守恒联立验证下.快速书写质子守恒的方法:第一步:确定溶液的酸碱性,溶液显酸性,把氢离子浓度写在左边,反之则把氢氧根离子浓度写在左边。
溶液中三大守恒一、电荷守恒电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等;例:写出碳酸钠Na2CO3溶液中的电荷守恒关系式(1)找出溶液中的离子:Na+ H+ CO32- HCO3- OH-(2)根据电荷的物质的量: nNa++nH+=2nCO32-+nHCO3-+nOH-(3)根据电荷离子浓度关系: cNa++cH+=2cCO32-+cHCO3-+cOH-注意:A、准确判断溶液中的离子种类;B、弄清离子浓度与电荷的关系;即R n+的电荷浓度nCR n+练:1、NH4HCO3溶液的电荷守恒试2、Na2S溶液的电荷守恒试二、物料守恒电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化,变成其它离子或分子等,但离子或分子中某种特定元素的原子总数是不会改变的;某些特征性的原子是守恒的例:NaHCO3溶液中CNa+的物料守恒关系式CNa+=CHCO3-+CCO32-+CH2CO3练:1、Na2CO3溶液中的物料守恒关系式、2、H2S溶液中的电荷守恒关系式三、质子守恒电解质溶液中分子或离子得到质子的物质的量应相等失去质子的物质的量由水电离出来的cH+、 cOH-相等例:NaHCO3溶液中的质子守恒关系式1、先找出溶液电离出的阴离子HCO3-2、列下列式子练:1、Na2 CO3溶液中的质子守恒关系式2、Na HS溶液中的质子守恒关系式综合练习:1、CH3COONa溶液中三大守恒关系式电荷守恒:物料守恒:质子守恒:2、Na2 CO3溶液中三大守恒关系式电荷守恒:物料守恒:质子守恒:规律总结正确的思路:一、溶质单一型※※关注三个守恒1.弱酸溶液:例1在L的H2S溶液中,下列关系错误的是H+=cHS-+cS2-+cOH- H+=cHS-+2cS2-+cOH-H+>cHS-+cS2-+cOH- H2S+cHS-+cS2-=L分析:由于H2S溶液中存在下列平衡:H2S H++HS-,HS-H++S2-,H2O H++OH-,根据电荷守恒得cH+=cHS-+2cS2-+cOH-,由物料守恒得cH2S+cHS-+cS2-=L,所以关系式错误的是A项;注意:解答这类题目主要抓住弱酸的电离平衡;2.弱碱溶液:例2室温下,L的氨水溶液中,下列关系式中不正确的是A. cOH->cH+ NH3·H2O+cNH4+=LNH4+>cNH3·H2O>cOH->cH+ OH-=cNH4++cH+分析:由于氨水溶液中存在一水合氨的电离平衡和水的电离平衡,所以所得溶液呈碱性,根据电荷守恒和物料守恒知BD正确,而一水合氨的电离是微量的,所以C项错误,即答案为C 项;3.强酸弱碱盐溶液:例3在氯化铵溶液中,下列关系正确的是Cl->cNH4+>cH+>cOH- NH4+>cCl->cH+>cOH-NH4+=cCl->cH+=cOH- Cl-=cNH4+>cH+>cOH-分析:由于氯化铵溶液中存在下列电离过程:NH4Cl=NH4++Cl-,H2O H++OH-和水解过程:NH4++H2O H++NH3·H2O,由于NH4+水解被消耗,所以cCl->cNH4+,又因水解后溶液显酸性,所以cH+>cOH-,且水解是微量的,所以正确的是A项;注意:解答这类题时主要抓住弱碱阳离子的水解,且水解是微量的,水解后溶液呈酸性;4.强碱弱酸盐溶液:例4在Na2S溶液中下列关系不正确的是A.cNa+ =2cHS- +2cS2- +cH2S B.cNa+ +cH+=cOH-+cHS-+2cS2-C.cNa+>cS2->cOH->cHS- D.cOH-=cHS-+cH++cH2S解析:电荷守恒:cNa+ +cH+=cOH-+cHS-+2cS2-;物料守恒:cNa+ =2cHS- +2cS2- +2cH2S;质子守恒:cOH-=cHS-+cH++2cH2S,选A D 5.强碱弱酸的酸式盐溶液:例52004年江苏卷草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性,在LKHC2O4溶液中,下列关系正确的是CDA.c K++c H+=c HC2O4-+c OH-+ c C2O42- B.c HC2O4-+ c C2O42-=LC.c C2O42->c H2C2O4 D.c K+= c H2C2O4+ c HC2O4-+ c C2O42-分析:因为草酸氢钾呈酸性,所以HC2O4-电离程度大于水解程度,故c C2O42->c H2C2O4;又依据物料平衡,所以D.c K+= c H2C2O4+ c HC2O4-+ c C2O42-正确,又根据电荷守恒:c K++c H+=c HC2O4-+c OH-+2c C2O42-,所以综合上述C、D正确;二、两种电解质溶液混合后离子浓度大小的比较1、两种物质混合不反应:例:用物质的量都是 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液,已知其中CCH3COO->CNa+,对该混合溶液的下列判断正确的是H+>COH- CH3COOH+CCH3COO-= mol/LCH3COOH>CCH3COO- CH3COO-+COH-= mol/L点拨 CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中,CH3COOH的电离和CH3COONa的水解因素同时存在;已知CCH3COO->CNa+,根据电荷守恒CCH3COO-+COH-=CNa++CH+,可得出COH-<CH+;说明混合溶液呈酸性,进一步推测出L的CH3COOH和L的CH3COONa溶液中,电离和水解这一对矛盾中起主要作用是电离,即CH3COOH的电离趋势大于CH3COO-的水解趋势;根据物料守恒,可推出B是正确的;Cl和氨水组成的混合溶液C填“>”、“<”或“=”练习1、现有NH4+ CCl-;①若溶液的pH=7,则该溶液中CNH4+ CCl-;②若溶液的pH>7,则该溶液中CNH4+< CCl-,则溶液的pH 7;③若CNH42、两种物质恰好完全反应例2003年上海高考题在10ml ·L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc溶液,反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是 ;A.c Na+>c Ac->c H+>c OH- B.c Na+>c Ac->c OH->c H+C.c Na+=c Ac-+c HAC D.c Na++c H+=c Ac-+c OH-解析由于混合的NaOH与HAc物质的量都为1×10-3mol,两者恰好反应生成NaAc,等同于单一溶质,故与题型①方法相同:O HAc+ OH-,故有c Na+>c Ac->c OH->c H+,根据物料由于少量Ac-发生水解:Ac- + H2守恒C正确,根据电荷守恒D正确,A错误,故该题选项为A;将·L-1HCN溶液和·L-1的NaOH溶液等体积混合后,溶液显碱性,下列关系式中正确的是A. cHCN<cCN-B. cNa+>cCN-C. cHCN-cCN-=cOH-D. cHCN+cCN-=·L-1解析:上述溶液混合后,溶质为HCN和NaCN,由于该题已说明溶液显碱性,所以不能再按照HCN的电离处理,而应按NaCN水解为主;所以cNa+>cCN-,选B D变式:pH等于7型例5.2002年全国高考理综常温下,将甲酸和氢氧化钠溶液混合,所得溶液pH=7,则此溶液中 ;A.c HCOO->c Na+ B.c HCOO-<c Na+ C.c HCOO-=c Na+ D.无法确定解析本题绝不能理解为恰好反应,因完全反应生成甲酸钠为强碱弱酸盐,溶液呈碱性,而现在Ph=7,故酸略为过量;根据溶液中电荷守恒:c Na++ c H+= c HCOO-+c OH-因pH=7,故c H+= c OH-,所以有c Na+= c HCOO-,答案为C;3、不同物质同种离子浓度比较型:例题 1996年上海高考题物质的量浓度相同的下列溶液中,NH4+浓度最大的是 ;A.NH4Cl B.NH4HSO4C.NH3COONH4D.NH4HCO3解析 NH4+在溶液中存在下列平衡:NH4+ + H2O NH3·H2O + H+B中NH4HSO4电离出大量H+,使平衡向左移动,故B中c NH4+大于A中的c NH4+,C项的CH3COO-和D项的HCO3-水解均呈碱性,使平衡向右移动,故C、D中c NH4+小于A中c NH4+,正确答案为B;1、已知某溶液中有四种离子:X+、Y-、H+、OH-,下列分析结果肯定错误的是A. cY->cX+>cH+>cOH-B. cX+>cY->cOH->cH+C. cH+>cY->cX+>cOH-D. cOH->cX+>cH+>cY-S溶液中存在的下列关系不正确的是2、在Na2A. cNa+=2cS2-+2cHS-+2cHS2B. cNa++cH+=2cOH-+cHS-+cS2-C. cOH-=cH++cHS-+2cHS2D. cNa+>cS2->cOH->cHS-3、已知某温度下L的NaHB强电解质溶液中cH+>cOH-,则下列关系式中一定正确的是 ;A. cNa+=cHB-+2cB2-+cOH-B. cNa+=L≥cB2-C. cH+·cOH-=10-14D. 溶液的pH=14、物质的量浓度相同L的弱酸HX与NaX溶液等体积混合,溶液中微粒浓度关系错误的是 ;A. cNa++cH+=cX-+cOH- HX+cX-=2cNa+C. 若混合溶液呈酸性:则cX->cNa+>cHX>cH+>cOH-D. 若混合溶液呈碱性:则cNa+>cHX>cX->cOH->cH+5、相同条件下,等体积、等物质的量浓度的NaNO3和NaHCO3两份溶液中,阴离子总数相比较 ;A.前者多B.一样多C.后者多D.无法判断答案:1、C;2、B;3、B;4、D;5、A。
电解质溶液中的几个守恒一、电荷守恒:整个溶液不显电性1.概念:溶液中阳离子所带的正电总数=阴离子所带的负电总数2.注意:离子显几价其浓度前面就要乘上一个几倍的系数3.指出:既要考虑溶质的电离,也要考虑水的电离,还要考虑盐的水解4.类型:酸溶液强酸一元酸HCl c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)二元酸H2SO4c(H+)=2×c(SO42-)+c(OH-)弱酸一元酸CH3COOH c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)二元酸H2S c(H+)=c(OH-)+2×c(S2-)+c(HS-)三元酸H3PO4c(H+)=c(OH-)+c(H2PO4-)+2×c(HPO42-)+3×c(PO43-)小结1.酸碱溶液中的电荷守恒式都只与酸碱的元数有关,而与酸碱的强弱没有关系2.酸碱溶液中的电荷守恒式既要考虑溶质的电离,也要考虑水的电离碱溶液强碱一元碱NaOH c(OH-)= c(H+)+c(Na+)二元碱Ba(OH)2c(OH-)= c(H+)+2×c(Ba2+)弱碱一元碱NH3·H2O c(OH-)= c(H+)+c(NH4+)二元碱Cu(OH)2中学化学对此均不做要求三元碱Fe(OH)3盐溶液不能水解的盐NaClNa2SO4BaCl2能水解的盐正盐强碱弱酸盐CH3COONa c(Na+)+ c(H+)=c(CH3COO-)+ c(OH-)NaCNNa2CO3c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)Na2S c(Na+)+ c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+ c(OH-)Na3PO4强酸弱碱盐NH4Cl c(H+) + c(NH4+) = c(Cl-) + c(OH-)(NH4)2SO4弱酸弱碱盐CH3COONH4(NH4)2SO3(NH4)3PO4酸式盐中强酸强碱盐NaHSO4强酸弱碱盐NH4HSO4强碱弱酸盐NaHCO3c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)弱酸弱碱NH4HS盐复盐KAl(SO4)2小结盐电荷守恒既要考虑溶质的电离,也要考虑水的电离,还要考虑盐的水解二、物料守恒:也叫原子守恒在电解质溶液中,某些离子能够发生水解或者电离,变成其它离子或分子等,这虽然可使离子的种类增多,但却不能使离子或分子中某种特定元素的原子的数目发生变化,因此应该始终遵循原子守恒。
电解质溶液中的三个守恒一、电荷守恒电解质溶液中不论存在多少种离子,溶液总是呈电中性的,就是说阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带负电荷的总数,这就是电荷守恒规律。
在应用这个定律时,要明确溶液呈电中性和溶液呈中性是两个不同的概念,因为只有当c(H+)=c(OH-)时,溶液才呈中性(相对于酸碱性)。
例如:NaHCO3溶液中存在着:c(Na+)+c(H+)= c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32—)解析:溶液中存在有以下电离:NaHCO 3=Na++ HCO3-、HCO3- H++ CO32—、H 2O H++ OH-和水解:HCO3-+H2O H2CO3 +OH-,所以溶液中存在Na+、H+、HCO3--、CO32—、OH-这些离子,阳离子所带正电荷总数为:c(Na+) +c(H+),由于CO32—带两个单位负电荷,故阴离子所带电荷总数为 c(HCO3-) +c(OH-)+ 2c(CO32—)。
根据电荷守恒,必然有如下关系:c(Na+)+c(H+) =c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32—)例题1.某地的雨水呈酸性,取其少量进行检测,其中含各离子的物质的量浓度分别为:c (Na+)=5.0×10-5mol·L-1,c(Cl-)=7.1×10-5mol·L-1, c(SO42-)=4.5×10-6mol·L -1,c (NH4+)=1.0×10-6mol·L-1,则雨水pH约是多少?判断正误:c(Na+)+c (NH4+)+ c (H+)=c (OH-)+c(Cl-)+c (SO42-)解析:该题可采用电荷守恒法:c (Na+) + c (NH4+)+ c (H+)= c (OH-)+ c(Cl-) +2c (SO42-),由于溶液显酸性,c (OH-)水很小,即由水电离出来氢氧根离子可以略去不计。
溶液中的三大守恒关系(一)溶液中的守恒关系1、电荷守恒规律:电解质溶液中,电解质总是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数=阳离子所带正电荷总数如NaHCO3 溶液中存在着Na+、HCO3- 、H+、CO32-、OH-存在如下关系c(H+)+c (Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-) 这个式子叫电荷守恒2、物料守恒规律:某元素的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和如Na2S溶液中,S2-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:1/2c(Na+)=c(S2-)+ c(HS-)+c(H2S) 这个式子叫物料守恒如Na2CO3溶液中,CO32-离子存在形式有HCO3-、CO32-、H2CO3则1/2c(Na+)=c(HCO3-)+ c(HS-)+c(H2S)3、质子守恒:由水电离产生的H+、OH-浓度相等如Na2CO3溶液中,由水电离产生的OH-以游离态存在,而H+因CO32-水解有三种存在形式H+、HCO3-、H2CO3,则有c (OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3)同理在Na3PO4溶液中有:c (OH-)=c(H+)+ c(HPO42-)+2c(H2PO4-)+3c(H3PO4)练习:写出下列溶液中三大守恒关系①Na2S溶液电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+ c(HS-)+c(OH-)物料守恒:1/2c(Na+)=c(S2-)+ c(HS-)+c(H2S)质子守恒:c (OH-)=c(H+)+ c(HS-)+2c(H2S)②NaHCO3溶液电荷守恒:c(H+)+c (Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)物料守恒:c (Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)质子守恒:c (OH-)=c(H+)+ c(H2CO3)-c(CO32-)----电荷守恒-物料守恒=质子守恒溶液中离子浓度大小比较一、单一溶质1、多元弱酸溶液,根据多步电离规律,前一步电离产生的离子浓度大于后一步电离产生的离子,如在H3PO4溶液中,c(H+)>c(H2PO4-)>c(HPO42-)>c(PO43-)2、多元弱酸的正盐,根据弱酸根的多步水解规律,前一步水解远远大于后一步水解,如在Na2CO3溶液中(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)+ c(H2CO3)3、不同溶液中,同一离子浓度大小的比较,要看其它离子对其影响因素练习:1、写出下列溶液中离子浓度大小的关系NH4CL溶液中:c(CL-) >c(NH4+) >c(H+) >c(OH-)CH3COONa溶液中:c(Na+) >c(CH3COO-) >c(OH-) >c(H+)2、物质的量浓度相同的下列各溶液,①Na2CO3 ②NaHCO3 ③H2CO3 ④(NH4)2CO3⑤NH4HCO3 ,c(CO32-)由小到大排列顺序为二、混合溶液混合溶液中各离子浓度的比较,要进行综合分析,如离子间的反应、电离因素、水解因素等。
规律五三大守恒规律在水溶液化学计算中,三大守恒规律即:电子守恒、原子守恒、电荷守恒。
根据这些守恒方法可以快速找到解题突破口,利用物质变化过程中某一特定的量(如得失电子数目、某一特定原子数目、质子H+)固定不变来列式求解。
考察了学生整体化学思维方式。
一.电子守恒电子守恒特指在氧化还原反应过程中,氧化剂所得电子总数=还原剂所失电子总数。
在氧化还原反应过程中,常常利用电子守恒法计算生成物的物质的量或电解池的电解过程中电极产物的相关计算。
解题思路:先分别找出氧化剂、还原剂及其各自物质的量及每摩尔氧化剂(还原剂)得失电子的数目,根据电子守恒列出数学等式----氧化剂的物质的量×每摩尔氧化剂得到的电子数目=还原剂的物质的量×每摩尔还原剂失去的电子数目,求解即可。
在非氧化还原反应过程中,要遵循电荷守恒。
即电解质溶液中,无论存在多少种离子,电解质溶液总是呈电中性。
所有阴离子所带负电荷总数=所有阳离子所带正电荷总数。
1.直接以电子守恒建立关系式运用物质之间的当量关系进行计算。
如:用Cu电极电解Na2SO4溶液,阳极、阴极产物及电子转移关系为Cu---2e----H2---2OH-。
2.对于多步或连续的氧化还原反应,可根据“电子传递路径”找出起始反应物与最终生成物之间的关系进行计算而忽略反应过程。
如:将a g Cu投入V mL未知浓度的HNO3中,Cu 完全溶解,将用集气瓶收集到的气体倒置于水面,再向集气瓶中通入bmLO2后,集气瓶中充满水。
该过程电子传递路径为Cu→HNO3→O2,起始反应物与最终生成物的关系为2Cu---O23.以电子守恒为核心建立等价代换关系式。
如:用OH-或Cl-来沉淀某些金属阳离子时,所消耗的阴离子的物质的量=金属的“总正化合价数”。
据此,可延伸为将金属用非氧化性酸恰好溶解后,再用上述阴离子沉淀时,消耗的阴离子物质的量=金属失去的电子的总物质的量。
二.原子守恒原子守恒即化学反应前后,各元素的原子种类、数目都不变。
电荷守恒和物料守恒1.电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。
如NaHCO3溶液中:n(Na+)+n(H+)=n(HCO3-)+2n(CO32-)+n(OH-)推出:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)2.物料守恒:电解质溶液中由于电离或水解因素,离子会发生变化变成其它离子或分子等,但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。
如NaHCO3溶液中n(Na+):n(c)=1:1,推出:c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)3.导出式——质子守恒:如碳酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将Na+离子消掉可得:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)。
如醋酸钠溶液中由电荷守恒和物料守恒将钠离子消掉可:c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)。
[规律总结]正确的思路:一、溶质单一型※※关注三个守恒1.弱酸溶液:【例1】在0.1mol/L的H2S溶液中,下列关系错误的是()A.c(H+)=c(HS-)+c(S2-)+c(OH-)B.c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-)C.c(H+)>[c(HS-)+c(S2-)+c(OH-)]D.c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1mol/L分析:由于H2S溶液中存在下列平衡:H2S H++HS-,HS-H++S2-,H2O H++OH-,根据电荷守恒得c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-),由物料守恒得c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1mol/L,所以关系式错误的是A项。
(注意:解答这类题目主要抓住弱酸的电离平衡。
)2.弱碱溶液:【例2】室温下,0.1mol/L的氨水溶液中,下列关系式中不正确的是()A. c(OH-)>c(H+)B.c(NH3·H2O)+c(NH4+)=0.1mol/LC.c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)D.c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)分析:由于氨水溶液中存在一水合氨的电离平衡和水的电离平衡,所以所得溶液呈碱性,根据电荷守恒和物料守恒知BD正确,而一水合氨的电离是微量的,所以C项错误,即答案为C项。
电解质溶液中的三个守恒关系一、电荷守恒电解质溶液中,不论存在多少种离子,溶液总是呈电中性,即阳离子所带正电荷总数一定等于阴离子所带负电荷总数,也就是电荷守恒定律。
同一溶液,体积是一样的,因此阳离子所带电荷总浓度一定等于阴离子所带电荷总浓度例1:在KHCO3溶液中必存在以下关系:c(K+)+c(H+) =c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)分析:溶液中存在的电离:KHCO3 = K++ HCO3- HCO3-H++ CO32-H2O H++ OH-溶液中存在的水解:HCO3-+ H2O H2CO3+ OH-,所以溶液中存在K+、H+、HCO3-、OH-、CO32-这些离子,由于CO32-带2个负电荷,阴离子所带负电荷总浓度为c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-),阳离子所带正电荷总浓度为c(K+) + c(H+)。
根据电荷守恒定律,两者相等,即有如下关系式:c(K+)+c(H+) = c(HCO3-)+c(OH--)+2c(CO32-)练习:在Na2CO3溶液中,电荷守恒的关系式为在CH3COONa溶液中,电荷守恒的关系式为在NH4Cl溶液中,电荷守恒的关系式为应用:某地的雨水呈明显酸性,取少量水样检测,其中含各离子的物质的量浓度分别是:c(Na+)=5.0×10-5mol·L-1, c(Cl-)=7.1×10-5 mol·L-1, c(SO42-)=4.5×10-6mol·L-1,c(NH4+)=1.0×10-6mol·L-1 , 则该雨水的PH为多少?( lg2.9=0.46 )二、物料守恒电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子的种类可能增多,但同种原子总是守恒的。
例2:在K2S溶液中,存在的电离:K2S = 2K++ S2-H2O H++ OH-存在的水解:S2-+ H2O HS-+ OH--、HS-+ H2O H2S+ OH-故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,但不管怎样,K原子的物质的量总是S原子物质的量的2倍。
电解质溶液中三大守恒规律
在电解质溶液里,各粒子浓度间存在着一些等量关系,从不同的角度可以列出不同的等式。
现分析如下:
一、电荷守恒关系
电解质溶液是呈电中性的,在电解质溶液里,阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带的负电荷总数。
据此可以列出阴阳离子的物质的量浓度间的等量关系。
例如,在CH3COONa溶液中,C(Na+)+ C(H+)= C(CH3COO-)+ C(OH-);
在Na2SO4溶液中,C(Na+)+ C(H+)= 2C(SO42-)+ C(OH-);
在Na2CO3溶液中,C(Na+)+ C(H+)= 2 C(CO32-)+C(OH-)+ C(HCO3-)
二、元素守恒关系
电解质溶于水后,要发生电离,有些离子还要发生水解反应,离子的存在形式要发生变化,但元素的物质的量是不变的。
据此可以列出有关的等量关系。
例如,在 Na2CO3 溶液中,钠元素与碳元素的物质的量之比为2:1.钠元素的存在形式为Na+,碳元素的存在形式由于CO32-的部分水解而变为CO32 -、HCO3-和H2CO3 。
由C(钠元素)= 2C(碳元素),即可列出:C(Na+)= 2 C(CO32-)+ 2C(H2CO3)+ 2 C(HCO3-)。
在(NH4)2SO4 溶液中,氮元素与硫元素的物质的量之比为2:1,故C(氮元素)= 2C(硫元素)。
由于NH4+ + H2O≒NH3·H2O + H+,氮元素的存在形式为 NH4+ 和NH3·H2O
所以等量关系为:C(NH4+)+ C(NH3·H2O)= 2C(SO42 -)。
三、质子守恒关系
在盐溶液中,粒子浓度间除了存在电荷守恒关系和元素守恒关系外,还存在一种质子守恒关系。
分析方法是,在盐溶液(酸式盐和碱式盐除外)中, H+ 和OH -都是由水电离出来的,n(H+)= n(OH-)。
盐的离子可能会结合H+ 或OH -发生水解反应,但最终来自水中的H+ 和OH -的物质的量一定相等。
据此可以列出质子守恒关系。
例如,在碳酸钠溶液中,由于发生反应:CO32- + H2O≒HCO3- + OH-,HCO3-+ H2O≒H2CO3 + OH-,使水电离出来的H+的存在形式变为H+、 HCO3- 和H2CO3 。
所以存在等量关系:C(OH-)= C(H+)+2C(H2CO3)+ C(HCO3-)。
总之,在遇到电解质溶液中的等量关系的问题时,应从以上三个方面去分析。
同学们可以根据以上思路,分析一下在Na2S溶液中,粒子的物质的量浓度间存在的等量关系。
结果如下:
(1)电荷守恒关系:C(Na+)+ C(H+)= 2 C(S2-)+C(OH-)+ C(HS-)
(2)元素守恒关系:C(Na+)= 2 C(S2-)+2C(H2S)+2C(HS-)
(3)质子守恒关系:C(OH-)= C(H+)+2C(H2S)+ C(HS-)。