求高中化学的3个守恒(原子，物料…)是怎样写的rt

Question

求高中化学的3个守恒(原子，物料…)是怎样写的rt

Answer 1

一、电荷守恒 电解质溶液中不论存在多少种离子，溶液总是呈电中性的，就是说阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带负电荷的总数，这就是电荷守恒规律。在应用这个定律时，要明确溶液呈电中性和溶液呈中性是两个不同的概念，因为只有当c(H + )＝c(OH － )时，溶液才呈中性。 例如：NaHCO 3 溶液中存在着：c (Na + ) + c (H + )＝ c (HCO 3 － ) + c (OH － ) + 2c (CO 3 2 — ) 解析 ： 溶液中存在有以下电离：NaHCO 3 ＝Na + ＋ HCO 3 － 、HCO 3 － H + ＋ CO 3 2 － 、H 2 OH + ＋ OH － 和水HCO 3 － ＋H 2 OH 2 CO 3 ＋OH － ，所以溶液中存在Na + 、H + 、HCO 3 － 、CO 3 2 － 、OH － 这些离子，阳离子所带正电荷总数为：c (Na + ) + c (H + )，由于CO 3 2 － 带两个单位负电荷，故阴离子所带电荷总数为 c (HCO 3 － ) + c (OH － )+ 2c (CO 3 2 — )。根据电荷守恒，必然有如下关系：c (Na + ) + c (H + )＝ c (HCO 3 － ) + c (OH － ) + 2c (CO 3 2 — ) 电荷守恒的应用举例： 例题1. 某地的雨水呈酸性，取其少量进行检测，其中含各离子的物质的量浓度分别为：c (Na + )＝5.0×10 －5 mol·L －1 ，c(Cl － )＝7.1×10 －5 mol·L －1 ， c(SO 4 2 － )＝4.5×10 －6 mol·L －1 ，c (NH 4 + )＝1.0×10 －6 mol·L －1 ，则雨水中氢离子的物质的量浓度是多少？ 解析： 该题可采用电荷守恒法：c (Na + ) + c (NH 4 + )+ c (H + ) 酸 + c (H + ) 水 ＝ c (OH － ) 水 + c(Cl － ) +2c (SO 4 2 － )，由于溶液显酸性，c (OH － ) 水 很小，且有：c (H + ) 水 ＝ c (OH － ) 水 ，即由水电离出来的氢离子和氢氧根离子的数目相等，故可以略去不计。代入数据有： 5.0×10 －5 mol·L －1 ＋1.0×10 －6 mol·L －1 ＋c (H + ) ＝7.1×10 －5 mol·L －1 ＋2×4.5×10 －6 mol·L －1 ，解得：c (H + )＝2.9×10 －5 mol·L －1 答案 ： c (H + )＝2.9×10 － 5 mol·L － 1 点拨： 在解答此题时有的学生往往列出：c (Na + ) + c (NH 4 + )+ c (H + )＝c(Cl － )＋c (SO 4 2 － )而导致计算产生错误，究其原因是对电荷守恒没有理解透彻。电荷守恒是用离子的浓度或物质的量来表示电荷关系的，所以不仅要考虑离子的浓度或物质的量，还要考虑离子所带的电荷。 二、物料守恒 在电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子的种类可能增多，但原子总是守恒的。例如Na 2 S溶液中，存在如下电离：Na 2 S＝2Na + + S 2 － 、H 2 OH + + OH － 和水 S 2 － +H 2 OHS － + OH － 、HS － +H 2 OH 2 S + OH － ，因此S元素以S 2 － 、HS － 、H 2 S三种形式存在，但不管如何，Na原子的物质的量总是S原子物质的量的2倍。根据物料守恒，必然有：c (Na + )＝2[ c (S 2 － ) + c (HS － ) + c (H 2 S) ]＝ 2 c (S 2 － ) + 2c (HS － ) + 2c (H 2 S) 例题 2. 写出K 3 PO 4 溶液中存在的物料守恒关系式___________________。 解析： 在K 3 PO 4 溶液中，PO 4 3 － 部分水解成HPO 4 2 － 、H2PO 4 － 、H 3 PO 4 ，其物料守恒关系式为：c(K + )＝3[c (PO 4 3 － ) + c (HPO 4 2 － ) + c (H 2 PO 4 － ) + c (H 3 PO 4 )] ＝3c (PO 4 3 － )+ 3c (HPO 4 2 － ) + 3c (H 2 PO 4 － ) + 3c (H 3 PO 4 ) 答案： c(K + )＝3c(PO 4 3 － )+ 3c(HPO 4 2 － ) + 3c(H 2 PO 4 － ) + 3c(H 3 PO 4 ) 三、质子守恒 质子守恒是指电解质溶液中的粒子电离出的H + 的总数等于粒子接收的H + 的总数再加上游离的H + 的总数。或者理解为电解质溶液中的分子或离子得到或失去的质子的物质的量相等。如Na 2 S溶液中的质子转移示意图： 由上图不难看出质子守恒的关系式为： c (H 3 O ＋ ) + c (HS － ) + 2c (H 2 S) ＝ c (OH － )或 c (H ＋ ) + c (HS － ) + 2c (H 2 S) ＝ c (OH － ) 实际上，质子守恒也可根据电荷守恒和物料守恒联合求出： 在Na 2 S溶液中的电荷守恒： c (Na + ) + c (H + )＝ c (OH － ) + c (HS － ) + 2 c (S 2 － ) 在Na 2 S溶液中的物料守恒： c (Na + )＝ 2 c (S 2 － ) + 2c (HS － ) + 2c (H 2 S) 将这两式合起来化简得： c (OH － )＝ c (H + ) + c(HS － ) + 2c (H 2 S) 例题 3. 写出K 3 PO 4 溶液中存在的质子守恒关系式___________________。 解析： 在K 3 PO 4 溶液中，PO 4 3 － 结合一个质子成HPO 4 2 － 、结合俩个质子成H 2 PO 4 － 、结合叁个成H 3 PO 4 ，而水结合一个质子成H 3 O ＋ 、失去一个质子成OH － ，因此质子守恒的关系式是：c (OH － )＝ c (H + ) + c (HPO 4 2 － ) + 2c (H 2 PO 4 － ) + 3c (H 3 PO 4 )。 答案： c (OH － )＝ c (H + ) + c (HPO 4 2 － ) + 2c (H 2 PO 4 － ) + 3c (H 3 PO 4 )。 例题 4. 在K 2 CO 3 溶液中，下列等量关系正确的是： A. c (OH － )＝ c (H + ) + c (HCO 3 － ) + c (H 2 CO 3 ) B. 2c (Na + )＝ c (CO 3 2 － ) + c (HCO 3 － ) + c (H 2 CO 3 ) C. c (Na + ) + c (OH － )＝ c (H + ) + 2c (CO 3 2 － ) + 3c (HCO 3 － ) + 4c (H 2 CO 3 ) D. c (Na + ) + c (H + )＝c (HCO 3 － ) + c (CO 3 2 － ) + c (OH － ) 解析： 由质子守恒知：A项正确的是 c (OH － )＝ c (H + ) + c (HCO 3 － ) + 2c (H 2 CO 3 )，由物料守恒知：B项正确的是 c (Na + )＝ 2c (CO 3 2 － ) + 2c (HCO 3 － ) + 2c (H 2 CO 3 )，由质子守恒和物料守恒联合推出C项正确，由电荷守恒知：D项正确的是c (Na + ) + c (H ＋ )＝c (HCO 3 － ) + 2c (CO 3 2 － ) + c (OH － )。 答案： C 在实际应用中，要结合电解质溶液中盐类水解以及离子浓度大小的比较等方面的知识，在练习过程中加深认识，只有加强训练，才能熟练掌握三个守恒的适用条件，这样才能考出好的成绩。 【练习1 】 （09广东化学9）下列浓度关系正确的是 A. 氯水中：c(Cl 2 )＝2[c(ClO － )+c(Cl － )+c(HClO)] B. 氯水中：c(Cl － )＞c(H + )＞c(OH － )＞c(ClO － ) C. 等体积等浓度的氢氧化钠与醋酸混合：c(Na + )＝c(CH 3 COO － ) D. Na 2 CO 3 溶液中：c(Na + )＞c(CO 3 2 － )＞c(OH － )＞c(HCO 3 － )＞c(H + ) 解析： 根据氯水中所含粒子的种类可知氯水中也含有氯气分子A设置了一个貌似物料守恒的式子而忽视了氯气分子的存在，故A错；根据Cl 2 +H 2 OHClO+H + +Cl － ，HCl完全电离 而HClO部分电离，可知正确的顺序c(H + )>c(Cl － )>c(ClO － )>c(OH － )，B错；C项等物资的量的强碱与弱酸混合生成强碱弱酸盐溶液显碱性c(OH － )＞c(H + )，再根据溶液中电荷守恒可以判断c(Na + )＞c(CH 3 COO － )； 答案： D正确 点拨： 该题重点考查溶液中离子浓度大小比较 ，只要我们抓住三个守恒一切问题便迎刃而解。 【练习2 】 （09安徽卷13）向体积为0.05mol·L －1 CH 3 COOH溶液中加入体积为V b 的0.05mol·L －1 KOH溶液，下列关系错误的是w.w.w.k.s.5.u.c.o.m A. V a ＞ V b 时：c (CH 3 COOH) +c (CH 3 COO － )＞c (K + ） B. V a ＝V b 时：c (CH 3 COOH) +c (H + )＞c (OH － ） C. V a ＜V b 时：c (CH 3 COO － )＞c (K + ）＞c (OH － ）> c (H） D. V a 与V b 任意比时：c (K + ）+ c (H + )＝ c (OH － ）+ c (CH 3 COO － ) 解析： 若Va>Vb，醋酸过量，根据物料守恒可知，n(CH 3 COOH)+ n(CH 3 COO － )＝0.05Va，n(K + )＝0.05VVb，则A选项正确；若Va＝Vb，反应后为CH 3 COOK溶液，由于的CH 3 COO － 水解而显碱性，根据质子守恒可知，B选项正确；若Va＜Vb，说明碱过量，当碱液加的量足够多，则可以存在c(K + )＞c(CH 3 COO － )，C选项错误；D选项符合电荷守恒，正确。 答案： C 【练习3 】 （09全国卷10）用0.10 mol·L － 1 的盐酸滴定0.10 mol·L － 1 的氨水，滴定过程中不可能出现的结果是 A．c(NH 4 + )＞c(Cl － )， c(OH － )＞c(H + ) B．c(NH 4 + )＝c(Cl － )， c(OH － )＝c(H + ) C．c(Cl － )＞c(NH 4 + )， c(OH － )＞c(H + ) D．c(Cl － )＞c(NH 4 + )， c(H + )＞c(OH － ) 解析： 溶液中不可能出现阴离子均大于阳离子的情况，不遵循电荷守恒，故C项错。 答案 ： C 【练习4 】 （09江苏卷13）下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 A. 室温下，向0.01 mol/L NaHSO 4 溶液中滴加NaOH溶液至中性： c(Na + )＞c(SO 4 2 － )＞c(NH 4 + )＞c(OH － )＝c(H + ) B. 0.1 mol/L NaHCO 3 溶液：c(Na + )＞c(OH － )＞c(HCO 3 － )＞c(H + ) C. Na 2 CO 3 溶液：c(OH － )－c(H + )＝ c(HCO 3 － ) + 2c(H 2 CO 3 ) D. 25℃时，pH＝4.75，浓度均为0.1 mol/L的CH 3 COOH、CH 3 COONa混合溶液： c (CH3COO － ) + c(OH － ) ＜ c(CH3COO H ) + c(H+) 解析： B 选NaHCO3 溶液中，OH － 是由HCO3 － 水解和水的电离所出成的，但是这些都是微弱的。HCO3 － 的浓度远大于OH － 浓度，故错；D 项，由电荷守恒有：c(CH3COO －)+ c(OH －) ＝c(H +) + c(Na +) ， 由物料守恒可得：2c(Na +) ＝ c(CH3COO －)+ c(CH3COOH) ，将两式中的c(Na +) 消去，可得c(CH3COO －)+2c(OH －) ＝2c(H ＋)+ c(CH3COOH) 。所以 c (CH3COO －) + c(OH －) －c(H +) － c(CH3COOH) ＝ c(H +) －c(OH －) ，因为pH ＝4.75 ，故c(H +) －c(OH －) ＞0 ，所以D 项不等式应为 “＞” ，故错。 答案： AC 【练习5 】 将K 2 SO 4 、Al 2 (SO 4 ) 3 、KAl(SO 4 ) 2 三种盐混合溶于用H 2 SO 4 酸化的水中，测得c(SO 4 2 － )＝0.105 mol·L －1 、 c(Al 3 ＋ )＝0.055 mol·L －1 ，溶液的pH＝2.0，则c (K + )＝? 解析： 根据电荷守恒规律，可写出如下关系式： 3c(Al 3+ ) + c (K + ) + c (H + ) 酸 + c (H + ) 水 ＝c (OH － ) 水 + 2c (SO 4 2 － )，因为 c (H + ) 酸 ＝0.01mol·L －1 ，且c (H + ) 水 ＝ c (OH － ) 水 代入数据有： 3×0.055mol·L －1 ＋ c (K + )＋ 0.01mol·L －1 ＝ 2×0.105mol·L －1 ，解得： c (K + )＝ 0.035mol·L －1 答案： c (K + )＝ 0.035 mol·L －1