电解质溶液中存在着电荷守恒、物料守恒和质子守恒。
1、电荷守恒:
电解质溶液中无论存在多少种离子,溶液总是呈电中性的,即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。
步骤:先写出有关离子方程式,再找到所有离子,再列等式。
(1)首先根据Na2CO3溶液中存在的电离方程式和水解方程式找出所有的阳离子和阴离子:
Na2CO3=2Na++ CO32-
H2O?H++OH-
CO32-+H2O?HCO3-+OH-
HCO3-+H2O?H2CO3+OH-
阳离子:Na+ 、H+,阴离子:OH— 、HCO3-、CO32-;
(2)其次我们要明白电荷数与离子数之间的关系,比如:Na+所带正电荷总数,等于Na+数;而CO32-所带的负电荷数,等于CO32-数的2倍。我们可以写出关系式了。
∴c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
注意:
1.要判断准确溶液中存在的所有离子,不能漏掉。
2.注意离子自身带的电荷数目。
【练习】
Na2CO3溶液:
c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-
NaHCO3溶液:
c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)
NaOH溶液:
c(Na+) + c(H+) =c(OH-)
NH4Cl溶液:
c(NH4+)+c(H+)= c(Cl-)+c(OH-)
Na3PO4溶液:
c(Na+) + c(H+) = 3c(PO43-)+ 2c(HPO42-) + c(H2PO4-)+ c(OH-)
2、物料守恒: (即原子个数守恒或质量守恒)
某原子的总量(或总浓度)=其以各种形式存在的所有微粒的量(或浓度)之和。
一般常用到的有关物料守恒的关系式包括三类:
(1)不同元素间形成的特定微粒比守恒
步骤:先写出有关离子方程式,再找到所有离子,列出溶质离子的数目的关系。
Na2CO3=2Na++CO32-
H2O?H++OH-
CO32-+H2O?HCO3-+OH-
HCO3-+H2O?H2CO3+OH-
若无水解,则c(Na+)=2c(CO32-)
∴c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)]
解释:如Na2CO3溶液中CO32-、HCO3-都能水解,故碳元素以CO32-、HCO3-、H2CO3三种形式存在,Na2CO3中Na与C的原子个数比为2:1,所以它们之间物料守恒关系为:c(Na+ )=2[c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)]。
注意:把所有含这种元素的粒子都要考虑在内,可以是离子,也可以是分子。
【练习】
NH4Cl溶液:
化学式中N:Cl=1:1,即得到,
c(NH4+)+c(NH3?H2O) = 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(H2CO3)
(2)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;
(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。
3、质子守恒:
依据:水电离出的H+浓度与OH-浓度相等。
步骤:依据图示使得到质子(H+)后的产物=失去质子(H+)后的产物
以Na2CO3溶液为例:
1.画一个方框,将基准态物质填在框内,水写下面,弱离子写上面:
2. 在方框一边写上得H+后的粒子形式,另一边写上失H+后的粒子形式,并注明得失H+的个数。
3. 在等号一边写上失去质子后的粒子,等号另一边写上得到质子后的粒子,并配上相应的系数,系数就是得失质子的数目。
c(OH-)= c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
【练习】
Na2CO3溶液:
c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH-)
NaHCO3溶液:
c(H+)=c(OH-)+c(CO32-)-c(H2CO3)
NH4Cl溶液:
c(H+)= c(OH-) + c(NH3?H2O)
【例题】写出CH3COONa溶液中三个守恒关系式
电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
物料守恒:
c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
质子守恒:
c(OH-)=c(H+)+c(CH3COOH)
练习1:写出NaHCO3溶液中三个守恒关系式
电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)
物料守恒:
c(Na+)=c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)
质子守恒:
c(OH-)+c(CO32-)=c(H+) +c(H2CO3)
练习2:NH4Cl溶液中三个守恒关系式
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)
练习3:Na2S溶液中三个守恒关系式
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)
练习4:NaHS溶液中三个守恒关系式:
电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
物料守恒:
c(Na+)=c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)
质子守恒:
c(OH-)+c(S2-)=c(H+)+c(H2S)
练习5:写出Na2SO3溶液中三个守恒关系式
电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-)
物料守恒:
c(Na+)=2[c(SO32-)+c(HSO3-)+ c(H2SO3)]
质子守恒:
c(OH-)=c(H+)+c(HSO3-)+2c(H2SO3)
练习6:写出Na3PO4溶液中三个守恒关系式
电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=3c(PO43-)+2c(HPO4 2-)+c(H2PO4-)+c(OH-)
物料守恒:
c[Na+]=3c[PO43-]+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+]
综合整理by高中化学园~
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