高中化學(xué) 專題3 溶液中的離子反應(yīng) 第三單元 鹽類的水解 3 溶液中的三個(gè)守恒學(xué)案 蘇教版選修4

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精溶液中的三個(gè)守恒【考點(diǎn)精講】雖然電解質(zhì)在水溶液中可能發(fā)生電離、水解等多種變化，使各種分子、離子濃度的計(jì)算和比較變得錯(cuò)綜復(fù)雜，但只要抓住“電荷守恒”“元素(物料)守恒”“質(zhì)子守恒”這三個(gè)守恒關(guān)系,進(jìn)行準(zhǔn)確分析，這些問(wèn)題就會(huì)迎刃而解.一、電荷守恒是指溶液中所有陽(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)與所有陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)相等.即溶液永遠(yuǎn)是電中性的,所以陽(yáng)離子帶的正電荷總量陰離子帶的負(fù)電荷總量1. 溶液必須保持電中性，即溶液中所有陽(yáng)離子所帶的電荷數(shù)等于所有陰離子所帶的電荷數(shù)。2. 除六大強(qiáng)酸、四大強(qiáng)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(gè)離子所帶的電荷數(shù)是多少，離

2、子前就寫(xiě)幾。例如：na2co3：c（na+）+c（h+）=c(oh）+c（hco3）+2c（co3 2）寫(xiě)這個(gè)等式要注意兩點(diǎn)：1。 要準(zhǔn)確判斷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.例如：nahco3溶液：c（na）+ c（h)= 2c（co32）+ c(hco3）+ c（oh）naoh溶液：c（na）+ c（h）= c（oh）na3po4溶液：c（na）+ c（h)= 3c(po43）+ 2c（hpo42）+ c（h2po4)+ c（oh）注意:(1）正確分析溶液中存在的陰、陽(yáng)離子是書(shū)寫(xiě)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(shí)，尤其是對(duì)多級(jí)電離或多級(jí)水解，

3、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+h2oh2co3 +oh；h2oh+oh。所以溶液中陽(yáng)離子有：na+、h+,陰離子有：co32、hco3、oh。（2)結(jié)合陰、陽(yáng)離子的數(shù)目及其所帶的電荷可以寫(xiě)出： n（na+）+n（h+）= 2n（co32）+ n（ hco3）+ n（oh)（3)將上式兩邊同時(shí)除以na得：n（na+）+n（h+）=2n（co32）+ n(hco3）+ n（oh）;再同時(shí)除以溶液體積v得：c(na+)+c（h+）= 2c（co32）+ c(hco3）+ c（oh），這就是

4、na2co3溶液的電荷守恒式。電荷守恒式即溶液中所有陽(yáng)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(duì)值乘積之和。二、物料守恒即加入的溶質(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。例如：nh4cl溶液：化學(xué)式中n：cl=1：1，即得到c（nh4+）+ c（nh3h2o）= c(cl）na2co3溶液：na:c=2:1，即得到c（na+）= 2c（co32+hco3+h2co3)nahco3溶液：na：c=1：1，即得到c（na+)= c（co32)+ c（hco3）+ c（h2c

5、o3）寫(xiě)這個(gè)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。物料守恒可以理解為原子守恒的另一種說(shuō)法?！叭我换瘜W(xué)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，也就是反應(yīng)物元素原子（核）種類與總數(shù)相等于生成物。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. 特定微粒的來(lái)源關(guān)系守恒。示例：nahco3溶液 n(na）:n（c）=1：1，如果hco3沒(méi)有電離和水解，那么na+和hco3濃度相等。 hco3會(huì)水解成為h2co3，電離為co32（都是1：1反應(yīng)，也就是消耗一個(gè)hco3，就產(chǎn)生一個(gè)h2co3或者co32）

6、,那么守恒式中把na+濃度和hco3及其產(chǎn)物的濃度和畫(huà)等號(hào)（或直接看作鈉與碳的守恒）:即c（na+）= c(hco3）+ c(co32）+ c（h2co3）這個(gè)式子叫物料守恒三、質(zhì)子守恒這是“追蹤”溶液中h（質(zhì)子)的“來(lái)龍去脈”而得到的關(guān)系式.即質(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。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(gè)式子叫

7、質(zhì)子守恒。方法二：酸堿質(zhì)子理論示例1：nahco3溶液原始物種類：hco3、h2o消耗質(zhì)子產(chǎn)物h2co3,產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物co32、ohc（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(jiǎn)單，但要細(xì)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(xiǎn)。示例2:nah2po4溶液原始物種類：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(gè)質(zhì)子），po43（產(chǎn)生兩個(gè)質(zhì)子),oh所以：c(h+）=c（hpo4

8、2)+2c（po43)+c（oh）c(h3po4）【典例精析】例題1 寫(xiě)出k3po4溶液中存在的物料守恒關(guān)系式_.思路導(dǎo)航：在k3po4溶液中，po43部分水解成hpo42、h2po4、h3po4，其物料守恒關(guān)系式為：c(k+）3c（po43）+ c（hpo42）+ c（h2po4）+ c（h3po4）3c（po43）+ 3c（hpo42）+ 3c(h2po4）+ 3c(h3po4）答案：c（k+）3c（po43)+ 3c（hpo42）+ 3c(h2po4）+ 3c（h3po4）例題2 寫(xiě)出k3po4 溶液中存在的質(zhì)子守恒關(guān)系式_。思路導(dǎo)航：在k3po4溶液中，po43結(jié)合一個(gè)質(zhì)子成為hpo4

9、2、結(jié)合兩個(gè)質(zhì)子成為h2po4、結(jié)合三個(gè)質(zhì)子成為h3po4，而水失去一個(gè)質(zhì)子成為oh,因此質(zhì)子守恒的關(guān)系式是：c(oh） c（h+）+ c（hpo42）+ 2c（h2po）+ 3c（h3po4）答案:c(oh） c（h+)+ c（hpo42）+ 2c(h2po）+ 3c（h3po4)例題3 在0.1 mol/l na2co3溶液中，下列等量關(guān)系正確的是（）a。 c（oh） c（h+）+ c(hco3）+ c（h2co3）b. 2c（na+） c（co32）+ c（hco3）+ c(h2co3）c. c（na+)+ c（oh） c（h+）+ 2c（co32）+ 3c(hco3）+ 4c(h2co

10、3）d。 c(na+）+ c（h+）c（hco3）+ c（co32）+ c(oh）思路導(dǎo)航:由質(zhì)子守恒知：a項(xiàng)正確的是c（oh） c(h+）+ c(hco3)+ 2c（h2co3）,由物料守恒知：b項(xiàng)正確的是c（na+） 2c（co32）+ 2c（hco3）+ 2c（h2co3),由質(zhì)子守恒和物料守恒聯(lián)合推出c項(xiàng)正確，由電荷守恒知：d項(xiàng)正確的是c（na+)+ c（h+)c（hco3）+ 2c（co32）+ c（oh）.答案：c 【總結(jié)提升】快速書(shū)寫(xiě)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(xiě)在左邊，反之則把氫氧根離子濃度寫(xiě)在左邊.第二步：根據(jù)溶液能電離出的離子和溶液中存

11、在的離子,來(lái)補(bǔ)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(zhǔn)，用它和它電離或者水解之后的離子（這里稱為對(duì)比離子)做比較，是多氫還是少氫，多n個(gè)氫，就減去n倍的該離子（對(duì)比離子）濃度。少n個(gè)氫離子，就加上n倍的該離子（對(duì)比離子）。如碳酸氫鈉溶液(nahco3）顯堿性，所以把氫氧根離子濃度寫(xiě)在左邊。首先，判斷出該溶液直接電離出的離子是鈉離子和碳酸氫根，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(zhǔn)離子(因?yàn)樘妓釟溻c直接電離產(chǎn)生碳酸氫根和鈉離子，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

12、度.便是： c（oh）=c(h2co3）c（co32）+c（h+）例題1（廣東理綜)對(duì)于0。1 moll1的na2so3溶液，下列選項(xiàng)正確的是（）a. 升高溫度，溶液ph降低b. c（na)2c(so）c（hso）c（h2so3)c。 c（na）c(h）2c(so)2c(hso）c（oh）d. 加入少量naoh固體,c（so）與c（na）均增大思路導(dǎo)航：溶液中存在亞硫酸根離子的水解平衡和水的電離平衡，溫度升高，鹽的水解程度增大,ph增大，a錯(cuò)誤；b項(xiàng)是物料守恒,但鈉離子的濃度是后面三種離子濃度和的2倍，故錯(cuò)誤;c項(xiàng)是電荷守恒,亞硫酸氫根離子濃度不能乘以2；d項(xiàng)加入氫氧化鈉，鈉離子濃度增大，氫氧根離子的濃度增大，亞硫酸根離子的水解平衡左移，亞硫酸根離子的濃度也增大。答案：d例題2（全國(guó)卷）用0.1