溶液中的三大守恒

1、溶液中的三大守恒關(guān)系適用學(xué)科高中化學(xué)適用年級(jí)高中三年級(jí)適用區(qū)域課標(biāo)版試用地區(qū)課時(shí)時(shí)長(zhǎng)（分鐘）60知識(shí)點(diǎn)1.溶液中三個(gè)守恒關(guān)系的書寫2.三個(gè)守恒關(guān)系的應(yīng)用3.比較離子濃度大小的方法及規(guī)律4.影響水解平衡的因素教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：掌握溶液中的三個(gè)守恒關(guān)系過(guò)程與方法：培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力情感態(tài)度與價(jià)值觀：體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛與愉悅，增強(qiáng)為人類的文明進(jìn)步學(xué)習(xí)化學(xué)的責(zé)任感和使命感。教學(xué)重點(diǎn)溶液中三個(gè)守恒關(guān)系的書寫、三個(gè)守恒關(guān)系的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)溶液中三個(gè)守恒關(guān)系的書寫、三個(gè)守恒關(guān)系的應(yīng)用教學(xué)過(guò)程 一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)鹽類水解的相關(guān)知識(shí)，了解鹽類水解的實(shí)質(zhì) 二、知識(shí)講解考點(diǎn)1：電荷守恒電

2、解質(zhì)溶液中的陰離子的負(fù)電荷總數(shù)等于陽(yáng)離子的正電荷總數(shù)例如，在NaHCO3溶液中，有如下關(guān)系：C(Na)+c(H)=c(HCO3)+c(OH)+2c(CO32)考點(diǎn)2：物料守恒 就電解質(zhì)溶液而言，物料守恒是指電解質(zhì)發(fā)生變化（反應(yīng)或電離）前某元素的原子（或離子）的物質(zhì)的量等于電解質(zhì)變化后溶液中所有含該元素的原子（或離子）的物質(zhì)的量之和。實(shí)質(zhì)上，物料守恒屬于原子個(gè)數(shù)守恒和質(zhì)量守恒。例如：在Na2S溶液中存在著S2的水解、HS的電離和水解、水的電離，粒子間有如下關(guān)系c(S2)+c(HS)+c(H2S)=1/2c(Na) ( Na,S2守恒)C(HS)+2c(S2)+c(H)=c(OH) (H、O原子守

3、恒)例如：在NaHS溶液中存在著HS的水解和電離及水的電離。HSH2OH2SOH；HSHS2；H2OHOH從物料守恒的角度分析，有如下等式：c(HS)+C(S2)+c(H2S)=c(Na)；從電荷守恒的角度分析，有如下等式：c(HS)+2(S2)+c(OH)=c(Na)+c(H)；將以上兩式相加，有：c(S2)+c(OH)=c(H2S)+c(H)得出的式子被稱為質(zhì)子守恒考點(diǎn)3：質(zhì)子守恒 無(wú)論溶液中結(jié)合氫離子還是失去氫離子，但氫原子總數(shù)始終為定值，也就是說(shuō)結(jié)合的氫離子的量和失去氫離子的量相等。 電荷守恒式與物料守恒式相加減可得質(zhì)子守恒式考點(diǎn)4：幾種常見物質(zhì)的三大守恒Na2CO3中電荷守恒式c(N

4、a+) + c(H+)= c(HCO3-) +2 c(CO32-) + c(OH-)物料守恒式c(Na+) =2 c(CO32-) +2c(HCO3-) +2c(H2CO3)質(zhì)子守恒式c(OH-)= c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3)NaHCO3中電荷守恒式c(Na+) + c(H+)= c(HCO3-) +2 c(CO32-) + c(OH-)物料守恒式c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)質(zhì)子守恒式c(H2CO3) +c(H+)= c(CO32-)+ c(OH-)(NH4)2CO3中電荷守恒式c(NH4+) + c(H+)= c(HCO3-) +

5、2 c(CO32-) + c(OH-)物料守恒式c(NH4+)+c(NH3·H2O)=2c(H2CO3)+2c(HCO3-)+2 c(CO32-)質(zhì)子守恒式c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3)= c(OH-)+ c(NH3·H2O)NH4HCO3中電荷守恒式c(NH4+) + c(H+)= c(HCO3-) +2 c(CO32-) + c(OH-)物料守恒式c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)質(zhì)子守恒式c(H+)+ c(H2CO3)= c(OH-)+ c(NH3·H2O) + c(CO3

6、2-)CH3COONa電荷守恒式c(Na+)+ c(H+)=c(CH3COO-)+ c(OH-)物料守恒式c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)質(zhì)子守恒式c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)NH4Cl中電荷守恒式c(H+) + c(NH4+) = c(Cl-) + c(OH-)物料守恒式c(NH4+) + c(NH3·H2O) =c(Cl-) 質(zhì)子守恒式c(H+)= c(OH-)+ c(NH3·H2O)Na2S中電荷守恒式c(Na+)+ c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+ c(OH-)物料守恒式c(Na+)=2 c(S2-)+2c(HS-

7、)+ 2c(H2S)質(zhì)子守恒式c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)Na3PO4中電荷守恒式c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+3c(PO43-)+2c(HPO42-)+c(H2PO42-)物料守恒式c(Na+)=3c(PO43-)+3c(HPO42-)+3c(H2PO42-)+3c(H3PO4)質(zhì)子守恒式c(H+)+c(HPO42-)+2c(H2PO42-)+3c(H3PO4)= c(OH-)等濃度等體積的混合液醋酸和醋酸鈉電荷守恒式c(H+ )+c(Na+) = c(CH3COO-)+c(OH-)物料守恒式2c(Na+)= c(CH3COO-)+c(CH3COOH)質(zhì)子

8、守恒式c(CH3COO-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(CH3COOH)氯化銨和氨水電荷守恒式c(H+) + c(NH4+) = c(Cl-) + c(OH-)物料守恒式c(NH4+)+c(NH3·H2O) =2c(Cl-)質(zhì)子守恒式c(NH4+)+2c(H+) =2c(OH-)+ c(NH3·H2O)NaCN和HCN電荷守恒式c(Na+)+c(H+) = c(CN-) + c(OH-)物料守恒式2c(Na+)= c(CN-) + c(HCN) 質(zhì)子守恒式c(HCN) +2c(H+)=2c(OH-)+ c(CN-)小結(jié)：此類溶液中的質(zhì)子守恒式只能用電荷守恒式與物料守恒

9、式相加減來(lái)獲得 三、例題精析【例題1】 下列濃度關(guān)系正確的是A. 氯水中：c(Cl2)2c(ClO)+c(Cl)+c(HClO)B. 氯水中：c(Cl)c(H+ )c(OH)c(ClO)C. 等體積等濃度的氫氧化鈉與醋酸混合：c(Na+) c(CH3COO)D. Na2CO3溶液中：c(Na+) c(CO32)c(OH)c(HCO3) c(H+ ) 【答案】D 【解析】根據(jù)氯水中所含粒子的種類可知氯水中也含有氯氣分子A設(shè)置了一個(gè)貌似物料守恒的式子而忽視了氯氣分子的存在，故A錯(cuò)；根據(jù)Cl2 +H2OHClO+H+ +Cl，HCl完全電離 而HClO部分電離，可知正確的順序c(H+)>c(C

10、l)>c(ClO)>c(OH)，B錯(cuò)；C項(xiàng)等物資的量的強(qiáng)堿與弱酸混合生成強(qiáng)堿弱酸鹽溶液顯堿性c(OH)c(H+)，再根據(jù)溶液中電荷守恒可以判斷c(Na+) c(CH3COO) ；【例題2】向體積為0.05mol·L1CH3COOH溶液中加入體積為Vb的0.05mol·L1KOH溶液，下列關(guān)系錯(cuò)誤的是A. VaVb時(shí)：c (CH3COOH) +c (CH3COO)c (K+）B. VaVb時(shí)：c (CH3COOH) +c (H+)c (OH）C. VaVb時(shí)：c (CH3COO)c (K+）c (OH）> c (H）D. Va與Vb任意比時(shí)：c (K+）+

11、c (H+) c (OH）+ c (CH3COO)【答案】C【解析】若Va>Vb，醋酸過(guò)量，根據(jù)物料守恒可知，n(CH3COOH)+ n(CH3COO)0.05Va，n(K+)0.05VVb，則A選項(xiàng)正確；若VaVb，反應(yīng)后為CH3COOK溶液，由于的CH3COO水解而顯堿性，根據(jù)質(zhì)子守恒可知，B選項(xiàng)正確；若VaVb，說(shuō)明堿過(guò)量，當(dāng)堿液加的量足夠多，則可以存在c(K+)c(CH3COO)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D選項(xiàng)符合電荷守恒，正確?！纠}3】下列液體均處于25 ，有關(guān)敘述正確的是()A、某物質(zhì)的溶液pH<7，則該物質(zhì)一定是酸或強(qiáng)酸弱堿鹽B、pH4.5的番茄汁中c(H)是pH6.5的牛奶中

12、c(H)的100倍C、AgCl在同濃度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同D、pH5.6的CH3COOH與CH3COONa混合溶液中，c(Na)>c(CH3COO)【答案】B【解析】選B。顯酸性的溶液可能是酸溶液，也可能是強(qiáng)酸弱堿鹽溶液，還可能是酸式鹽溶液，如NaHSO4、NaH2PO4溶液顯酸性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；pH4.5的溶液c(H)104.5mol·L1，pH6.5的溶液c(H)106.5mol·L1，B項(xiàng)正確；相同濃度的CaCl2溶液中的c(Cl)是NaCl溶液中c(Cl)的2倍，因此AgCl在CaCl2溶液中的溶解度是NaCl中的1/2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；pH5.6的

13、溶液顯酸性，c(H)>c(OH)，根據(jù)電荷守恒可知：c(H)c(Na)c(OH)c(CH3COO)，因此c(Na)<c(CH3COO)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 四、課堂運(yùn)用【基礎(chǔ)】 1.HA為酸性略強(qiáng)于醋酸的一元弱酸，在0.1 mol·L1NaA溶液中，離子濃度關(guān)系正確的是()A、c(Na)>c(A)>c(H)>c(OH)B、c(Na)>c(OH)>c(A)>c(H)C、c(Na)c(OH)c(A)c(H)D、c(Na)c(H)c(A)c(OH)【答案】D【解析】選D。因HA為弱酸，則NaA溶液水解顯堿性，即c(H)<c(OH)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；

14、因鹽的水解程度較小，因此未水解的c(A)大于水解產(chǎn)生的c(OH)，因此有c(Na)>c(A)>c(OH)>c(H)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；NaA溶液中存在電荷守恒：c(Na)c(H)c(A)c(OH)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。2. 下列溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是A. 室溫下，向0.01 mol/L NaHSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性：c(Na+)c(SO42)c(NH4+)c(OH)c(H+)B. 0.1 mol/L NaHCO3溶液：c(Na+)c(OH)c(HCO3)c(H+)C. Na2CO3溶液：c(OH)c(H+) c(HCO3) + 2c(H2CO3)D. 2

15、5時(shí)，pH4.75，濃度均為0.1 mol/L的CH3COOH、CH3COONa混合溶液：c(CH3COO) + c(OH) c(CH3COOH) + c(H+)【答案】AC【解析】B 選NaHCO3溶液中，OH是由HCO3水解和水的電離所出成的，但是這些都是微弱的。HCO3的濃度遠(yuǎn)大于OH濃度，故錯(cuò)；D項(xiàng)，由電荷守恒有：c(CH3COO)+ c(OH)c(H+) + c(Na+)，由物料守恒可得：2c(Na+) c(CH3COO)+ c(CH3COOH)，將兩式中的c(Na+) 消去，可得c(CH3COO)+2c(OH)2c(H)+ c(CH3COOH)。所以c(CH3COO) + c(OH

16、) c(H+) c(CH3COOH) c(H+)c(OH)，因?yàn)閜H4.75，故c(H+)c(OH)0，所以D項(xiàng)不等式應(yīng)為“”，故錯(cuò)。【鞏固】 1.在物質(zhì)的量濃度均為0.01mol/L的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中，測(cè)得c(CH3COO-)c(Na+)，則下列式正確的是( )Ac(H+)c(OH-) Bc(H+)c(OH-)Cc(CH3COOH)c(CH3COONa) Dc(CH3COOH)+ c(CH3COONa)= 0.02mol/L【答案】A【解析】?jī)扇芤夯旌虾蟛话l(fā)生反應(yīng)，混合液中存在以下兩個(gè)平衡式：CH3COOHCH3COO-+H+，CH3COO-+H2OCH3COOH+

17、OH-。根據(jù)電荷守恒得c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)，結(jié)合題給信息c(CH3COO-)c(Na+)，即等物質(zhì)的量濃度的CH3COOH電離程度大于CH3COO-的水解程度，故溶液呈酸性，即c(H+)c(OH-)。故應(yīng)選A。 2.在10mL0.1mol/LNaOH溶液中加入同體積、同濃度的CH3COOH溶液，反應(yīng)后溶液中各微粒的濃度關(guān)系錯(cuò)誤的是（ ）Ac(Na+)c(CH3COO-)c(H+)c(OH)Bc(Na+)c(CH3COO-)c(OH)c(H+)Cc(Na+)c(CH3COO-)c(CH3COOH)Dc(Na+)c(H+)c(CH3COO-)c(OH)【答案

18、】A【解析】由于混合的NaOH與CH3COOH的物質(zhì)的量都為1×10-3 mol，兩者恰好完全中和生成CH3COONa，但CH3COONa是強(qiáng)堿弱酸鹽，要水解，這種情況實(shí)際上等于單一溶質(zhì)。CH3COO-要發(fā)生水解：CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-，故有c(Na+)c(CH3COO-)c(OH)c(H+)，根據(jù)物料守恒知C正確，根據(jù)電荷守恒知D正確。故本題應(yīng)選A?！景胃摺?1.把0.2 mol/L NH4Cl溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合后溶液中下列微粒的物質(zhì)的量濃度的關(guān)系正確的是 （ ）A.c(NH4+)=c(Na+)=c(OH)>c(NH3

19、83;H2O)B.c(NH4+)=c(Na+)>c(NH3·H2O)>c(OH)C.c(NH4+)>c(Na+)>c(OH)>c(NH3·H2O)D.c(NH4+)>c(Na+)>c(NH3·H2O)>c(OH)【答案】D【解析】此類型題目，若發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，優(yōu)先考慮化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)各種離子濃度能比較出來(lái)，則不必考慮水解和電離，因?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)電離或鹽的水解程度都很小，對(duì)離子濃度，影響不大。若通過(guò)化學(xué)反應(yīng)各種離子濃度大小比較不出來(lái)則再考慮水解和弱電解質(zhì)電離。此題中NH4Cl和NaOH發(fā)生反應(yīng)：NH4Cl+NaOH=N

20、aCl+NH3·H2O生成NH3·H2O，同時(shí)NH4+有剩余若不考慮NH3·H2O電離和NH4+水解，有c(NH3·H2O)=c(NH4+)=c(Na+)=0.05 mol/L，此時(shí)考慮電離和水解：NH3·H2O =NH4+OH，NH4+H2O =NH3·H2O+H+。發(fā)生使溶液c(NH4+)增大，反應(yīng)使溶液c(NH4+)減小，溶液c(NH4+)是增大還是減小，取決于兩個(gè)反應(yīng)哪一個(gè)為主要，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則可知，鹽的水解和弱電解質(zhì)的電離，以電離為主，因此c(NH4+)增大，大于c(Na+)=0.05 mol/L，同樣分析c(NH3·

21、;H2O)應(yīng)減少，小于c(Na+)，溶液中c(OH)來(lái)自NH3·H2O電離，電離很微弱，c(OH)濃度很小，故微粒濃度順序?yàn)閏(NH4+)>c(Na+)>c(NH3·H2O)>c(OH)，選擇D。 2.在0.1 mol/L Na2CO3溶液中，各種微粒之間存在下列關(guān)系，其中不正確的是 （ ）A.c(Na+)+c(H+)=2c(CO32)+c(HCO3)+c(OH)B.c(Na+)=c(CO32)+c(HCO3)+c(H2CO3)C.c(OH)=c(H+)+c(HCO3)+2c(H2CO3)D.c(Na+)>c(HCO3)>c(OH)>c(

22、H+)【答案】D【解析】Na2CO3溶液存在如下微粒：Na+、H+；CO32、HCO3、OH；H2CO3、H2O，從不同角度觀察各種微粒之間定存在相互關(guān)系。Na2CO3溶液保持電中性，正電荷所帶正電量等于負(fù)電荷所帶負(fù)電量，存在關(guān)系c(Na+)+c(H+)=2c(CO32)+c(HCO3)+c(OH)；Na2CO3溶液Na+的物質(zhì)的量為碳原子物質(zhì)的量的2倍，但碳原子有三種存在形式；CO32，HCO3、H2CO3，故存在關(guān)系c(Na+)=2c(CO32)+c(HCO3)+c(H2CO3)；在Na2CO3溶液中OH都來(lái)自水的電離，水電離出c(H+)=c(OH)，H+在溶液中有三種存在方式；H+，HC

23、O3、H2CO3，故存在關(guān)系：c(OH)=c(H+)+c(HCO3)+2c(H2CO3)；CO32離子水解：CO32+H2O =H2CO3 +OH，HCO3+H2O =H2CO3+OH可知c(HCO3)<c(OH)。課程小結(jié)1、本節(jié)內(nèi)容從生活出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣， 由簡(jiǎn)單到復(fù)雜建立學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生愛學(xué)習(xí)，想學(xué)習(xí)。2通過(guò)練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)各概念應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)；通過(guò)視頻實(shí)驗(yàn)來(lái)仔細(xì)觀察，歸納總結(jié)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)及誤差分析，培養(yǎng)學(xué)生謹(jǐn)慎、認(rèn)真的習(xí)慣。3本講內(nèi)容重在應(yīng)用，多引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一定量的練習(xí)，以熟悉并掌握相關(guān)應(yīng)用。課后作業(yè)【基礎(chǔ)】1.把50 mL 2 mol/L

24、NaOH溶液，100 mL 1 mol/L H2SO4及170 mL1%的氨水溶液（密度為1 g/mL）混合后所得溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椋?（ ）A.c(SO42)>c(Na+)> c(NH4+)>c(OH)>c(H+)B.c(Na+)> c(NH4+)> c(SO42)>c(H+)>c(OH)C. c(SO42)=c(Na+)>C(H+)> c(NH4+)>c(OH)D. c(SO42)=c(Na+)> c(NH4+)>c(H+)>c(OH)【答案】D【解析】此題思考過(guò)程中可以分成兩個(gè)階段。第一階段中

25、和反應(yīng)階段，三種溶液混合時(shí)n(NaOH)有0.05 mL×2 mol/L=0.1 moln(H2SO4)有0.1 L×1 mol/L=0.1 mol，n(NH3)有。發(fā)生中和反應(yīng)后恰好反應(yīng)生成0.5 mol Na2SO4 0.5 mol (NH4)2SO4。第二階段為鹽類的水解階段：在該混合液中、對(duì)應(yīng)的堿和酸均為強(qiáng)酸強(qiáng)堿不發(fā)生水解，NH與水反應(yīng)NH4+ + H2O =NH3·H2O + H+使?jié)舛认陆低瑫r(shí)又消耗了水所電離出的OH，從而使溶液中的c(H+)>c(OH)，但應(yīng)注意的是水解是微弱的，所以溶液中的c(NH4+)>c(H+)。2.室溫時(shí)下列混合溶

26、液的pH一定小于7的是 ()ApH3的鹽酸和pH11的氨水等體積混合BpH3的鹽酸和pH11的氫氧化鋇等體積混合CpH3的醋酸和pH11的氫氧化鋇等體積混合DpH3的硫酸和pH11的氨水等體積混合【答案】C【解析】A項(xiàng)氨水過(guò)量，pH7；B項(xiàng)pH7；C項(xiàng)CH3COOH過(guò)量，pH7；D項(xiàng)氨水過(guò)量，pH7.【鞏固】 1.25時(shí)，將稀氨水逐滴加入到稀硫酸中，當(dāng)溶液的pH7時(shí)，下列關(guān)系正確的是（ ）Ac(NH4+)c(SO42) Bc(NH4+)c(SO42)Cc(NH4+)c(SO42) Dc(OH)c(SO42)c(H+)c (NH4+)【答案】B【解析】根據(jù)氨水和硫酸反應(yīng)后溶液電荷守恒c(H+)c

27、(NH4)=c(OH)2c(SO42)及溶液的pH7（即c(H+)= c(OH)）知，c(NH4+)=2c(SO42)，故c(NH4+)c(SO42)。故應(yīng)選B。 2. 常溫下將稀NaOH溶液和稀CH3COOH溶液混合，不可能出現(xiàn)的結(jié)果是（ ）ApH7，且c(OH-)c(Na+)c(H+)c(CH3COO-)BpH7，且c(Na+)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-)CPH7，且c(CH3COO-)c(H+)c(Na+)c(OH-)DpH7，且c(CH3COO-)c(Na+)c(H+)c(OH-)【答案】A、D【解析】因二者混合時(shí)發(fā)生中和反應(yīng)生成CH3COONa，則二者可能恰好反應(yīng)，可能堿過(guò)量，可能酸過(guò)量，但無(wú)論何種情況，混合液中必存在c(Na+)c(H+)c(CH3COO-)c(OH-)，顯然B說(shuō)法正確。若pH7，則二者可能恰好反應(yīng)或堿過(guò)量，不管哪種情況A都不可能正確。若pH7，說(shuō)明酸過(guò)量，且CH3COOH的電離程度大于CH3COO-的水解程度，則有c(CH3COO-)c(Na+)c(H+)c(OH-)（酸過(guò)量不多）或c(CH3COO-)c(H+)c(Na+)c(OH-) （酸過(guò)量較多），C結(jié)果可能出現(xiàn)。若pH=7，c(H+)c(OH-)，根據(jù)電荷守恒知，c(CH3COO-)=c(Na+)，D說(shuō)法不正確。故本題應(yīng)選A、D。 【拔高】 1. 用物質(zhì)的量都是0.1