化學姐說
huaxue
「保持初心」
在比較離子濃度大小關系的題目中,我們經(jīng)常會到溶液中,有關離子濃度的三大守恒關系,即:電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒.學會這三大守恒,會做90%化學題!
基于溶液的電中性原理,我們可以得出以下結論:溶液中所有陽離子所帶的正電荷總數(shù),等于所有陰離子所帶的負電荷總數(shù)。利用這一對等關系,我們可以寫出溶液中有關電荷守恒的離子關系式。
比如:寫出NaHCO3溶液中,有關電荷守恒的離子關系式。解決這一問題,首先要找出所有的陽離子和陰離子:陽離子有:Na+ 、H+ ,陰離子有:OH— 、HCO3- 、CO32-;
其次,我們要明白電荷數(shù)與離子數(shù)之間的關系,比如:Na+所帶正電荷總數(shù),等于Na+數(shù),而CO32-所帶的負電荷數(shù),等于CO32-數(shù)的2倍。我們可以寫出關系式了,即:c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-)。
一般常用到的有關物料守恒的關系式包括三類:
⒈含特定元素的微粒(離子或分子)守恒
例如:在0.2mol/L的Na2CO3溶液中,根據(jù)C元素形成微粒總量守恒有:c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3) = 0.2mol/L;
⒉不同元素間形成的特定微粒比守恒
例如:在Na2CO3溶液中,根據(jù)Na與C形成微粒的關系有:c(Na+) = 2[c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)]
分析:上述Na2CO3溶液中,C原子守恒,n(Na) : n(C)恒為2:1
3.混合溶液中弱電解質(zhì)及其對應離子總量守恒
例如:相同濃度的HAc溶液與NaAc溶液等體積混合后,混合溶液中有:2c(Na+)=c(Ac-)+c(HAc)
分析:上述混合溶液中,雖存在Ac-的水解和HAc的電離,但也僅是Ac-和HAc兩種微粒間的轉化,其總量不變。
分析H+來龍去脈,從哪來,到哪去,找也守恒關系
例如:對于NaHCO3溶液來說,
初始H+來源于HCO3-和H2O的電離,C初(H+) = C(CO32-) + C(OH-);伴隨著的水解的發(fā)生,一部分H+轉化到H2CO3中,因此,C初(H+) = C現(xiàn)(H+) + C(H2CO3),從而得出,溶液中離子濃度的關系如下:C(CO32-) + C(OH-) = C(H+) + C(H2CO3)
再如:對于Na2HPO4溶液來說,
初始H+來源于HPO42-和H2O的電離,C初(H+) = C(PO43-) + C(OH-),伴隨著水解的發(fā)生,部分H+轉化到H2PO4-及H3PO4中,因此,C初(H+) = C現(xiàn)(H+) + C(H2PO4-) + 2C(H3PO4);從而得出,溶液中離子濃度的關系如下:C(PO43-) + C(OH-) =C現(xiàn)(H+) + C(H2PO4-) + 2C(H3PO4)
對于同一種溶液來說,
電荷守恒表達式-物料守恒表達式=質(zhì)子守恒表達式
例如NaHCO3溶液中,電荷守恒表達式為:c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HCO3-) + 2c(CO32-);
物料守恒表達式為:c(Na+) = c(CO32-) + c(HCO3-) + c(H2CO3)
相式相減即得質(zhì)子守恒表達式:c(H+) = c(OH-) + c(CO32-) - c(H2CO3)。
若能清楚三個守恒,解題會更快,若質(zhì)子守恒不能熟悉,只要掌握前兩個也足夠了。
1. Na2CO3溶液.
電荷守恒,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
物料守恒,c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]
質(zhì)子守恒,c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
2.NaHCO3 溶液
電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2(CO32-)+c(OH-)
物料守恒,c(Na+) =c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3)
質(zhì)子守恒,C(H+)=C(CO32-)+C(OH-) -C(H2CO3)
即C(H+)+C(H2CO3)=C(CO32-)+C(OH-)
3.NH4Cl溶液
電荷守恒,C(NH4+ )+ C(H+ )=C( Cl- )+ C(OH-)
物料守恒,C(NH4+ )+ C(NH3.H2O) = C(Cl-)
質(zhì)子守恒,C(H+ )= C(OH- )+ C(NH3.H2O)
4.Na3PO4溶液
電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+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, 根據(jù)P元素形成微粒總量守恒有:
c[PO43-]+c[HPO42-]+c[H2PO4-]+c[H3PO4]=0.1mol/L
質(zhì)子守恒, c[OH-]=c[HPO42-]+2c[H2PO4-]+3c[H3PO4]+c[H+]
5.Na2S溶液
電荷守恒,c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
物料守恒,c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]
質(zhì)子守恒,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)
6.NaOH溶液
電荷守恒,NaOH溶液,C(Na+ )+C( H+ )= C(OH-)
CH3COONa溶液:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
物料守恒,H2S物料守恒式:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1mol/L,
質(zhì)子守恒,NaH2PO4溶液 :c(H+)=c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c(H3PO4)