化学三大守恒知识与例题.doc

1、三大守恒电荷守恒1 基 本 概 念 1. 化 合 物 中 元 素 正 负 化 合 价 代 数 和 为 零 2.指 溶 液 必 须 保 持 电 中 性 ， 即 溶 液 中 所 有 阳 离 子 所 带 的 电 荷 数 等 于 所 有阴 离 子 所 带 的 电 荷 数 3.除 六 大 强 酸 ， 四 大 强 碱 外 都 水 解 ， 多 元 弱 酸 部 分 水 解 。 产 物 中 有 分 步水 解 时 产 物 。 参 见 例 题 4.这 个 离 子 所 带 的 电 荷 数 是 多 少 ， 离 子 前 写 几 。 例 如 ： Na2CO3： c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c

2、(CO3 2-) 因 为 碳 酸 根 为 带 两 个 单 位 的 负 电 荷 ， 所 以 碳 酸 根 前 有 一 个 2。 例 如 :在 0.1mol/L NaHCO3 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-)+2c(CO32-)+c(OH-) .Na3PO4： c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+2c(HPO4 2-)+c(H2PO4-)+c(OH-) 2 电 荷 守

3、恒 定 律物 理 学 的 基 本 定 律 之 一 。 它 指 出 ， 对 于 一 个 孤 立 系 统 ， 不 论 发 生 什 么变 化 ， 其 中 所 有 电 荷 的 代 数 和 永 远 保 持 不 变 。 电 荷 守 恒 定 律 表 明 ， 如 果 某一 区 域 中 的 电 荷 增 加 或 减 少 了 ， 那 么 必 定 有 等 量 的 电 荷 进 入 或 离 开 该 区 域 ；如 果 在 一 个 物 理 过 程 中 产 生 或 消 失 了 某 种 符 号 的 电 荷 ， 那 么 必 定 有 等 量 的 异号 电 荷 同 时 产 生 或 消 失 。 3 电 荷 守 恒 应 用所 谓 电 荷

4、守 恒 是 指 溶 液 中 所 有 阳 离 子 所 带 的 正 电 荷 总 数 与 所 有 阴 离 子 所带 的 负 电 荷 总 数 相 等 。 1 正 确 分 析 溶 液 中 存 在 的 阴 阳 离 子 是 书 写 电 荷 守 恒 式 的 关 键 ， 需 要 结合 电 解 质 电 离 及 盐 类 的 水 解 知 识 ， 尤 其 是 对 多 级 电 离 或 多 级 水 解 ， 不 能 有 所遗 漏 。 如 Na2CO3 溶 液 中 存 在 如 下 电 离 和 水 解 平 衡 ： Na2CO3 =2 Na+ +CO32-； CO32-+ H2O HCO3-+OH-； HCO3 +H2O H2CO

5、3 +OH； H2O H +OH 。 所 以 溶 液 中 阳 离 子 有 ： Na+、 H +， 阴 离 子 有 ： CO32、 HCO3、 OH。 2 结 合 阴 阳 离 子 的 数 目 及 其 所 带 的 电 荷 可 以 写 出 ： N(Na+) +N(H +) = 2N(CO32) + N( HCO3) + N(OH) 3 将 上 式 两 边 同 时 除 以 NA 得 ： n(Na+) +n(H +) = 2n(CO32) + n( HCO3) + n(OH)； 再 同 时 除 以 溶 液 体 积 V 得 ： C(Na+) +C(H +) = 2C(CO32) + C( HCO3) +

6、C(OH)， 这 就 是 Na2CO3 溶 液 的 电 荷 守 恒 式 。电 荷 守 恒 式 即 溶 液 中 所 有 阳 离 子 的 物 质 的 量 浓 度 与 其 所 带 电 荷 乘 积 之 和 等于 所 有 阴 离 子 的 物 质 的 量 浓 度 与 其 所 带 电 荷 的 绝 对 值 乘 积 之 和 。物料守恒即溶液中某一组分的原始浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。也就是元素守恒，变化前后某种元素的原子个数守恒。1 基 本 概 念物 料 守 恒 可 以 理 解 为 原 子 守 恒 的 另 一 种 说 法 。 就 是 说 “任 一 化 学 反 应前 后 原 子 种 类 （ 指

7、原 子 核 中 质 子 数 相 等 的 原 子 ， 就 是 元 素 守 恒 ） 和 数 量 分 别保 持 不 变 ”， 可 以 微 观 地 应 用 到 具 体 反 应 方 程 式 ， 就 是 左 边 带 电 代 数 和 等 于右 边 。 其 中 的 也 可 以 理 解 为 原 子 核 ， 因 为 外 围 电 子 数 可 能 有 变 ， 这 时 候 可 以结 合 电 荷 守 恒 来 判 断 问 题 。 可 以 微 观 地 应 用 到 具 体 反 应 方 程 式 ， 就 是 左 边（ 反 应 物 ） 元 素 原 子 （ 核 ） 个 数 种 类 与 总 数 对 应 相 等 于 右 边 （ 生 成 物

8、 ） （ 当然 也 不 会 出 现 种 类 不 同 的 情 况 ） 。 物 料 守 恒 和 电 荷 守 恒 ， 质 子 守 恒 一 样 同为 溶 液 中 的 三 大 守 恒 关 系 。 2 物 料 守 恒 应 用对 于 溶 液 中 微 粒 浓 度 （ 或 数 目 ） 的 比 较 ， 要 遵 循 两 条 原 则 ： 一 是 电 荷 守恒 ， 即 溶 液 中 阳 离 子 所 带 正 电 荷 总 数 等 于 阴 离 子 所 带 负 电 荷 总 数 ； 二 是 物料 守 恒 ， 即 溶 液 中 某 一 组 分 的 原 始 浓 度 应 该 等 于 它 在 溶 液 中 各 种 存 在 形 式 的浓 度 之

9、 和 。 （ 物 料 守 恒 实 际 属 于 原 子 个 数 守 恒 和 质 量 守 恒 。 ） 用 NaHCO3 溶 液 为 例 如 果 HCO3-没 有 电 离 和 水 解 ， 那 么 Na+和 HCO3-浓 度 相 等 。 现 在 HCO3-会 水 解 成 为 H2CO3， 电 离 为 CO32-（ 都 是 1： 1 反 应 ， 也 就是 消 耗 一 个 HCO3-， 就 产 生 一 个 H2CO3 或 者 CO32-） ， 那 么 守 恒 式 中 把 Na+浓 度 和 HCO3-及 其 产 物 的 浓 度 和 画 等 号 （ 或 直 接 看 作 钠 与 碳 的 守 恒 ） ： 即 c(

10、Na+) = c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3) 再 例 ： 在 0.1mol/L 的 H2S 溶 液 中 存 在 如 下 电 离 过 程 : H2S=(H+) +(HS-) (HS-)=(H+)+(S2-) H2O=(H+)+(OH-) 可 得 物 料 守 恒 式 c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1mol/L, （ 在 这 里 物 料 守恒 就 是 S 元 素 守 恒 -描 述 出 有 S 元 素 的 离 子 和 分 子 即 可 ） 例 3 ： Na2CO3 溶 液 的 电 荷 守 恒 、 物 料 守 恒 、 质 子 守 恒 碳 酸 钠 ： 电 荷 守

11、 恒 c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-) 上 式 中 ， 阴 阳 离 子 总 电 荷 量 要 相 等 ， 由 于 1mol 碳 酸 根 电 荷 量 是 2mol负 电 荷 ， 所 以 碳 酸 根 所 带 电 荷 量 是 其 物 质 的 量 的 2 倍 。 物 料 守 恒 c(Na+)是 碳 酸 根 离 子 物 质 的 量 的 2 倍 ， 电 离 水 解 后 ， 碳 酸 根 以 三 种 形 式存 在 所 以 c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3) 质 子 守 恒 水 电 离 出 的 c(H+)=c(OH-) 在 碳 酸 钠

12、水 溶 液 中 水 电 离 出 的 氢 离 子 以 （ H+， HCO3-,H2CO3） 三 种 形 式存 在 ， 其 中 1mol 碳 酸 分 子 中 有 2mol 水 电 离 出 的 氢 离 子 所 以 c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)质子守恒1 概念简 述质 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 2 质 子 守 恒 简 析化 合 物 电 荷 化 合 物 中 元 素 正 负 化 合 价 代 数 和

13、为 零 溶 液 电 荷 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 物 料 守 恒 含 特 定 元 素 的 微 粒 （ 离 子 或 分 子 ） 守 恒 不 同 元 素 间 形 成 的 特 定 微 粒 比 守 恒 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 ：

14、 cPO43-+cHPO42-+cH2PO4-+cH3PO4=0.1mol/L 根 据 Na 与 P 形 成 微 粒 的 关 系 有 ： cNa+=3cPO43-+3cHPO42-+3cH2PO4-+3cH3PO4 根 据 H2O 电 离 出 的 H+与 OH-守 恒 有 ： cOH-=cHPO42-+2cH2PO4-+3cH3PO4+cH+ 例 2： NaHCO3 溶 液 中 C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 这 个 式 子 叫 物 料 守 恒 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

15、 中 存 在 下 列 等 式 C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-) 电 子 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 原 始 物 种 ： HCO3-， H2O 消 耗 质 子 产 物 H2CO3， 产 生 质 子 产 物 CO32-， OH- C（ H+） =C（ CO32-） +C(OH-) -C（ H2CO3）

16、 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

17、 ） ，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 . 3 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 。

18、 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 减 去 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 ） 。 如 碳 酸 氢 钠 溶 液 （ NaHCO3） : 溶 液

19、 显 碱 性 ， 所 以 把 氢 氧 根 离 子 浓 度 写 在 左 边 ， 其 次 。 判 断 出 该 溶 液 直接 电 离 出 的 离 子 是 钠 离 子 和 碳 酸 氢 根 ， 而 能 结 合 氢 离 子 或 电 离 氢 离 子 的 是 碳酸 氢 根 。 其 次 以 碳 酸 氢 根 为 基 准 离 子 （ 因 为 碳 酸 氢 钠 直 接 电 离 产 生 碳 酸 根 和钠 离 子 ， 而 钠 离 子 不 电 离 也 不 水 解 。 ） 减 去 它 电 离 之 后 的 离 子 浓 度 ， 加 上 它水 解 生 成 的 离 子 浓 度 。 便 是 ： C（ OH-） =C(H2CO3)-C(CO32-)+C(H+)