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五分钟搞定电解质溶液三大守恒(物料、电荷和质子守恒)

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方法指导

               



电解质溶液三大守恒,是高考化学中的重点和难点,题型主要为选择题,考查的难度较大,是常见失分点。


电荷守恒规律:电解质溶液中,不论存在多少种离子,溶液总是呈电中性。

阴离子所带的负电荷=阳离子所带的正电荷总数


物料平衡是元素守恒:要明晰溶质进入溶液后各离子的去向。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元素的关系。


⒈含特定元素的微粒(离子或分子)守恒

例如:

在0.2mol/L的Na2CO3溶液中,根据C元素形成微粒总量守恒有:

c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3) = 0.2mol/L。


⒉不同元素间形成的特定微粒比守恒

例如:

在Na2CO3 溶液中,根据Na与C形成微粒的关系有:

c(Na+) = 2[c(CO32- ) + c(HCO3- ) + c(H2CO3 )]

分析:上述Na2CO3 溶液中,C原子守恒,n(Na) : n(C)恒为2:1


3.混合溶液中弱电解质及其对应离子总量守恒

例如:

相同浓度的HAc溶液与NaAc溶液等体积混合后,混合溶液中有:

2c(Na+ )=c(Ac-)+c(HAc)

分析:上述混合溶液中,虽存在Ac-的水解和HAc的电离,但也仅是Ac-和HAc两种微粒间的转化,其总量不变。


质子守恒规律:水电离的特征是c(H)=c(OH-),只不过有些会水解的盐会导致氢离子、氢氧根可能会有不同的去向,我们需要把它们的去向全部找出来。


例如:

NaHCO3溶液,初始H+ 来源于HCO3- 和H2O的电离,

c(H+) = c(CO32-  ) + c(OH- );

伴随着的水解的发生,一部分H+转化到H2CO3中,因此,

c(H+) = c(H+) + c(H2CO3  ),

从而得出,溶液中离子浓度的关系如下:

c(CO32- ) + c(OH- ) = c(H+) +c(H2CO3  )

对同一溶液来说:

质子守恒=电荷守恒-物料平衡


【问疑难】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。


第二步:根据溶液能电离出的离子和溶液中存在的离子,来补全等式右边。具体方法是,判断溶液你能直接电离出的离子是什么。然后选择能电离产生氢离子或者水解结合氢离子的离子为基准,用它和它电离或者水解之后的离子(这里我称它为对比离子)做比较,是多氢还是少氢,多N个氢,就加上N倍的该离子(对比离子)浓度。少N个氢离子,就减去N倍的该离子(对比离子)。




总结归纳


1.Na2CO3溶液

电荷守恒:

c(Na+ )+c(H+ )=c(OH-) +c(HCO3- )+2c(CO32- )

物料守恒:

c(Na+ )=2[c(CO32- )+c(HCO3- )+c(H2CO3 )]

质子守恒:

c(OH- )=c(H+ )+c(HCO3- )+2c(H2CO3 )


2.NaHCO3溶液

电荷守恒:

c(Na+ )+c(H+ )=c(HCO3- )+2(CO32- )+c(OH-)

物料守恒:

c(Na+ ) =c(HCO3- ) + c(CO32- ) + c(H2CO3 )

质子守恒:

c(H+ )=c(CO32- )+c(OH- ) -c(H2CO3 )

即c(H+ )+c(H2CO3 )=c(CO32- )+c(OH- )


3.NH4Cl溶液

电荷守恒:

c(NH4+ )+ c(H+  )=c(Cl- )+ c(OH- )

物料守恒:

c(NH4+  )+ c(NH3.H2O)= c(Cl-)

质子守恒:

c(H+  )= c(OH- )+ c(NH3.H2O )


4.Na3PO4溶液

电荷守恒:

c(Na+ )+c(H+ )=3c(PO4 3-) +2c(HPO42- )+c(H2PO4- )+c(OH-)

物料守恒:

c[Na+ ]=3c[PO4 3-] + 3c[HPO42- ] + 3c[H2PO4- ]+3c[H3PO4 ]

在0.1mol/L Na3PO4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


质子守恒:

c[OH- ]=c[HPO42-]+2c[H2PO4-]+3c[H3PO4]+c[H+]


5.Na2S溶液

电荷守恒:

c(Na+ )+c(H+ )=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH- )

物料守恒:

c(Na+ )=2[c(S2- )+c(HS- )+c(H2S)]

质子守恒:

c(OH-)=c(H+ )+c(HS- )+2c(H2S)




解题妙招

好了,还有最后一个问题,在判断的时候,我们怎么先去确定一个等式,它到底是哪个守恒呢?肿么破?急等……

客官莫急,方法来了。

如果等式中只有离子,没有分子,那就是电荷守恒(这不废话吗……分子哪有电荷啊)。

如果等式中有分子,但是没有氢离子和氢氧根,那就是物料守恒。

如果等式中既有分子,又有氢离子和氢氧根离子,那就是质子守恒。


是不是很简单。

最后我们总结一下,这类题的思路:先判断是哪个守恒,然后该咋地咋地。

相信大家已经按耐不住要去尝试了吧,去吧去吧……

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