电荷守恒
即溶液永远是电中性的。所以溶液中阳离子所带的正电荷总数=阴离子所带的负电荷总数。利用这一对等关系,我们可以写出溶液中有关电荷守恒的离子关系式。
写电荷守恒等式要注意2点:
1、要准确判断溶液中存在的所有的阳离子和阴离子,不能漏掉。
2、注意电荷数与离子数之间的关系。
比如:写出NaHCO3溶液中有关电荷守恒的离子关系式。溶液中所有的阳离子和阴离子:阳离子:Na+、H+,阴离子有:OH- 、HCO3-、CO32-;其次,找出溶液中的电荷数与离子数之间的关系。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。即:c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-)。
物料守恒
即加入的溶质组成中存在的某些元素之间的特定比例关系,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元素的关系。一般常用到的有关物料守恒的关系式包括三类:
1.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;
2.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的n(Na) : n(C)恒为2:1,形成微粒的关系有:c(Na+) = 2[c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)]
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,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。混合溶液中有:2c(Na+)=c(Ac-)+c(HAc)
质子守恒
即H+守恒,溶液中失去H+总数等于得到H+总数,或者水溶液的由水电离出来的H+总量与由水电离出来的OH-总量总是相等的。也可以这么说,质子守恒,即所有提供的质子都由来有去。实际上,有了上面2个守恒就够了,质子守恒不需要背。
如:NH4Cl溶液,水电离出的c(H+) = c(OH-),但是部分OH-被NH4+ 结合成NH3·H2O,而且是1:1结合,而H+不变,所以得到, c(H+) = 原来的总c(OH-) = 剩余c(OH-) + c(NH3·H2O)
Na2CO3溶液,水电离出的,c(H+) = c(OH-),但是部分H+被CO32-结合成HCO3-,而且是1:1结合,还有部分继续被HCO3-结合成H2CO3,相当于被CO32-以1:2结合,而OH-不变,所以得到, c(OH-) = 原来总c(H+) = c(HCO3-) + 2c(H2CO3) + 剩余c(H+)
对于同一种溶液来说,电荷守恒表达式-物料守恒表达式=质子守恒表达式
例如NaHCO3溶液中,电荷守恒表达式为:c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-);
物料守恒表达式为:c(Na+) = c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)
相式相减即得质子守恒表达式:c(H+)= c(OH-)+ c(CO32-)- c(H2CO3),
即c(H+)+c(H2CO3)=c(CO32-)+c(OH-)
若能清楚三个守恒,解题会更快,若质子守恒不能熟悉,只要掌握前两个也足够了。
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(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[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]=0.1 mol/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)
电荷守恒
即溶液永远是电中性的。所以溶液中阳离子所带的正电荷总数=阴离子所带的负电荷总数。利用这一对等关系,我们可以写出溶液中有关电荷守恒的离子关系式。
写电荷守恒等式要注意2点:
1、要准确判断溶液中存在的所有的阳离子和阴离子,不能漏掉。
2、注意电荷数与离子数之间的关系。
比如:写出NaHCO3溶液中有关电荷守恒的离子关系式。溶液中所有的阳离子和阴离子:阳离子:Na+、H+,阴离子有:OH- 、HCO3-、CO32-;其次,找出溶液中的电荷数与离子数之间的关系。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。即:c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-)。
物料守恒
即加入的溶质组成中存在的某些元素之间的特定比例关系,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元素的关系。一般常用到的有关物料守恒的关系式包括三类:
1.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;
2.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的n(Na) : n(C)恒为2:1,形成微粒的关系有:c(Na+) = 2[c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)]
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,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。混合溶液中有:2c(Na+)=c(Ac-)+c(HAc)
质子守恒
即H+守恒,溶液中失去H+总数等于得到H+总数,或者水溶液的由水电离出来的H+总量与由水电离出来的OH-总量总是相等的。也可以这么说,质子守恒,即所有提供的质子都由来有去。实际上,有了上面2个守恒就够了,质子守恒不需要背。
如:NH4Cl溶液,水电离出的c(H+) = c(OH-),但是部分OH-被NH4+ 结合成NH3·H2O,而且是1:1结合,而H+不变,所以得到, c(H+) = 原来的总c(OH-) = 剩余c(OH-) + c(NH3·H2O)
Na2CO3溶液,水电离出的,c(H+) = c(OH-),但是部分H+被CO32-结合成HCO3-,而且是1:1结合,还有部分继续被HCO3-结合成H2CO3,相当于被CO32-以1:2结合,而OH-不变,所以得到, c(OH-) = 原来总c(H+) = c(HCO3-) + 2c(H2CO3) + 剩余c(H+)
对于同一种溶液来说,电荷守恒表达式-物料守恒表达式=质子守恒表达式
例如NaHCO3溶液中,电荷守恒表达式为:c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-);
物料守恒表达式为:c(Na+) = c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)
相式相减即得质子守恒表达式:c(H+)= c(OH-)+ c(CO32-)- c(H2CO3),
即c(H+)+c(H2CO3)=c(CO32-)+c(OH-)
若能清楚三个守恒,解题会更快,若质子守恒不能熟悉,只要掌握前两个也足够了。
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(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[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]=0.1 mol/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)