如何判斷電解質(zhì)溶液中離子間的關(guān)系是中學(xué)化學(xué)的難點(diǎn)之一,使用電解質(zhì)溶液中的守恒規(guī)律可以有效地解決此類問(wèn)題。本文專題探究了電解質(zhì)溶液中的守恒規(guī)律。
一、電解質(zhì)溶液中常用的守恒規(guī)律
1.電荷守恒規(guī)律
電解質(zhì)溶液中,不論存在多少種離子,溶液總是呈電中性,即陰離子的帶負(fù)電荷總數(shù)一定等于陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)。
2.物料守恒規(guī)律
電解質(zhì)溶液中,由于某些離子能夠水解、電離,離子種類增多,但某些關(guān)鍵性的原子總是守恒的。
3.質(zhì)子守恒規(guī)律
質(zhì)子守恒的本質(zhì)是溶液中得到質(zhì)子的總數(shù)等于失去質(zhì)子的總數(shù)。質(zhì)子就是氫離子。
二、請(qǐng)?bào)w會(huì)NaPO、NaHPO、NaHPO溶液中的各種關(guān)系
1.在NaPO溶液中
(1)電離及水解方程式
NaPO=3Na+PO
PO+HO?葑HPO+OH
HO?葑H+OH
HPO+HO?葑HPO+OH
HPO+HO?葑HPO+OH
?。?)守恒關(guān)系
電荷守恒:C(H)+C(Na)=C(OH)+3C(PO)+2C(HPO)+C(HPO)
物料守恒:C(Na)=3[C(PO)+C(HPO)+C(HPO)+C(HPO)]
質(zhì)子守恒:C(H)+C(HPO)+2C(HPO)+3C(HPO)=C(OH)
2.在NaHPO溶液中
(1)電離及水解方程式
NaHPO=2Na+HPO
HO?葑H+OH
HPO+HO?葑HPO+OH
HPO+HO?葑HPO+OH
HPO?葑H+PO
?。?)守恒關(guān)系
電荷守恒:C(H)+C(Na)=C(OH)+3C(PO)+2C(HPO)+C(HPO)
物料守恒:C(Na)=2[C(PO)+C(HPO)+C(HPO)+C(HPO)]
質(zhì)子守恒:C(H)+C(HPO)+2C(HPO)=C(OH)+C(PO)
3.在NaHPO溶液中
?。?)電離及水解方程式
NaHPO=Na+HPO
HO?葑H+OH
HPO?葑H+HPO
HPO?葑H+PO
HPO+HO?葑HPO+OH
?。?)守恒關(guān)系如下
電荷守恒:C(H)+C(Na)=C(OH)+3C(PO)+2C(HPO)+C(HPO)
物料守恒:C(Na)=C(PO)+C(HPO)+C(HPO)+C(HPO)
質(zhì)子守恒:C(H)+C(HPO)=C(OH)+2C(PO)+C(HPO)
三、說(shuō)明
1.三種溶液的電荷守恒關(guān)系式形式上看完全相同,因?yàn)槿N溶液中離子的種類完全相同。但也有差別:在NaPO溶液的電荷守恒關(guān)系式中C(Na)大于C(PO)的三倍,其他離子濃度與此兩種離子濃度小得多;在NaHPO溶液的電荷守恒關(guān)系式中C(Na)大于C(HPO)的二倍,其他離子濃度與此兩種離子濃度小得多;在NaHPO溶液的電荷守恒關(guān)系式中C(Na)大于C(HPO),其他離子濃度與此兩種離子濃度小得多。
2.三種溶液的物料守恒關(guān)系式只是倍數(shù)不同,倍數(shù)由化學(xué)式的關(guān)系確定。溶于水后,雖有變化,但是Na與溶液中P的總數(shù)的關(guān)系不變?nèi)詻Q定于化學(xué)式中Na與P的關(guān)系。
3.三種溶液的質(zhì)子守恒關(guān)系式中:粒子種類共有六種,每個(gè)質(zhì)子守恒關(guān)系式有五中。沒(méi)有的是該物質(zhì)直接電離出來(lái)的,這種離子既不需要得質(zhì)子也不需要失質(zhì)子,當(dāng)然不會(huì)出現(xiàn)在質(zhì)子守恒關(guān)系式中,例如:NaHPO的質(zhì)子守恒關(guān)系式中就沒(méi)有HPO。左邊的是得到質(zhì)子的粒子,右邊的是失去質(zhì)子的粒子,出現(xiàn)在左邊或右邊要與該物質(zhì)直接電離出來(lái)的陰離子比較而定。例如:HPO在NaHPO溶液中由HPO失去一個(gè)質(zhì)子生成的,所以出現(xiàn)在質(zhì)子守恒關(guān)系式的左邊;而在NaPO溶液中由PO得到一個(gè)質(zhì)子生成的,所以出現(xiàn)在質(zhì)子守恒關(guān)系式的右邊。
四、典型習(xí)題
1.草酸是二元弱酸,草酸氫鉀溶液呈酸性。在0.1mol?LKHCO溶液中,下列關(guān)系正確的是()
A.c(K)+c(H)=c(HCO)+c(OH)+c(CO)
B.c(HCO)+c(CO)=0.1mol?L
C.c(CO)>c(HCO)
D.c(K)=c(HCO)+c(HCO)+c(CO)
2.25℃時(shí),將0.01molCHCOONa和0.002molHCl溶于水,形成1L混合溶液:
?。?)溶液中共有?搖?搖?搖?搖中不同的粒子(指分子和離子)。
?。?)在這些粒子中,濃度是0.01mol?L的是?搖?搖?搖?搖,濃度是0.002mol?L的是?搖?搖?搖?搖。
?。?)?搖?搖?搖?搖和?搖?搖?搖?搖兩種粒子物質(zhì)的量之和等于0.01mol。
?。?)?搖?搖?搖?搖和?搖?搖?搖?搖兩種粒子物質(zhì)的量之和比氫離子物質(zhì)的量多0.008mol。
3.已知NaHPO溶液顯酸性,在0.1mol?L的NaHPO溶液中,下列微粒濃度關(guān)系不正確的是()
A.C(H)+C(Na)=C(OH)+3C(PO)+2C(HPO)+C(HPO)
B.C(H)+C(HPO)=C(OH)+2C(PO)+C(HPO)
C.C(Na)=3C(PO)+2C(HPO)+C(HPO)+C(HPO)
D.C(Na)>C(HPO)>C(H)>C(HPO)>C(HPO)
【答案】1.(CD)
2.(1)7 (2) Na Cl (3)CHCOO CHCOOH (4)CHCOO OH
3.(C)