电解质溶液中的三个守恒及高考应对策略_口服电解质溶液的作用

  摘要: 电解质溶液中的三个守恒规律在高考中有着重要的地位,每年必考,能够熟练地运用该规律去解决问题就显得很重要。作者探讨了三个守恒的规律。   关键词: 电解质溶液 电荷守恒 物料守恒 质子守恒 应对策略
  
  在高中化学电解质溶液的学习中,大家要关注电解质溶液中的三个守恒。因为在每年的高考中,这个知识点可以说是必考,而且在高考试卷中该题亦属于难题,一般出现在高考选择题的倒数三题以内。所以,弄清其中的关系甚是重要。下面我就来探讨电解质溶液中的三个守恒关系。
  一
  (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。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。
  例如在NaHCO溶液中有如下的关系:c(Na)+c(H)=c(HCO)+c(OH)+2c(CO)。分析:NaHCO溶液中存在着以下电离:NaHCO=Na+HCO、HCO?葑H+CO、HO?葑H+OH和水解:HCO+HO?葑HCO+OH。所以溶液中存在的离子有:Na、H、HCO、CO、OH。那么阳离子所带正电荷总数就为:c(Na)+c(H),由于CO带两个单位负电荷,故阴离子所带电荷总数为c(HCO)+c(OH)+2c(CO)。根据电荷守恒,必然有如下关系:c(Na)+c(H)=c(HCO)+c(OH)+2c(CO)。
  在书写电荷守恒式时要注意两点:一是要准确判断电解质溶液中所有离子的种类,二是要弄清楚离子浓度和电荷浓度的关系,带两个单位电荷的离子其电荷浓度是离子浓度的两倍。所以,上述式子中碳酸根离子浓度前的系数为“2”。由此可见,要想正确地书写电荷守恒式,必须能够熟练地分析并写出溶液中的电离反应式和水解反应式。
  (二)物料守恒
  在电解质溶液中,由于电解质要发生变化,可能发生了电离或者水解,但是原子总是守恒的。物料守恒就是电解质变化前的原子(或离子)总物质的量等于电解质变化后溶液中所含的原子(或离子)的总的物质的量。
  例如:在NaCO溶液中有如下的关系:c(Na)=2[c(CO)+c(HCO)+c(HCO)]。
  分析:NaCO溶液中存在如下的电离:NaCO=2Na+CO、HO?葑H+OH和水解:CO+HO?葑HCO+OH、HCO+HO?葑HCO+OH。所以,钠元素的存在形式只有Na,而碳元素的存在形式为CO、HCO和HCO。根据变化前NaCO溶液中Na和C为2∶1,则有c(Na)=2[c(CO)+c(HCO)+c(HCO)]。
  实质上,物料守恒属于原子守恒和质量守恒。一般要抓住溶液中主要元素之间量的关系。由于水中含有氢元素和氧元素,通常物料守恒不写氢原子和氧原子守恒。
  (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。也就是说结合氢离子的量和失去氢离子的量相等。例如在NaS溶液中,存在的电离有:NaS=2Na+S,HO?葑H+OH。存在的水解有:S+HO?葑HS+OH,HS+HO?葑HS+OH。由上述电离和水解的式子可以看出HO为失去质子的粒子,失去质子以后HO变成OH,S接受了质子变成了HS和HS,其中HS结合了两个质子,再加上游离的质子,得出关系式为:c(H)+c(HS)+2c(HS)=c(OH)。
  质子守恒在理解上比电荷守恒与物料守恒要难,且不易掌握。所以在实际高考运用中还要学会一些技巧。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NaS溶液中的电荷守恒为:c(Na)+c(H)=c(OH)+c(HS)+2c(S)。在NaS溶液中的物料守恒为:c(Na)=2c(S)+2c(HS)+2c(HS),将这两式合起来化简就可以得到质子守恒:c(OH)=c(H)+c(HS)+2c(HS)。
  二
  以上一共有三个守恒,在遇到具体的问题时,到底什么时候用电荷守恒,什么时候用物料守恒,什么时候又用质子守恒呢?大家还要学会分析题目。如果电解质溶液给出的等量式子全部是离子的,那么肯定该运用电荷守恒。如果给出的等量式子中既有离子又有分子的,那么可能是物料守恒或者质子守恒。例如2011年江苏高考化学选择题的倒数第二题(即第14题)B选项为:在0.1mol•L的NaCO溶液中:c(OH)-c(H)=c(CO)+2c(HCO)。分析该等量式子中的各粒子,其中有分子,有离子,可能是物料守恒或质子守恒。物料守恒应该为钠原子和碳原子守恒,可惜没有钠,所以一定是质子守恒。熟练的考生可以写出质子守恒关系式为:c(OH)=c(H)+c(CO)+2c(HCO),稍作化简即得到题干中的式子。不熟练的考生也可以写出电荷守恒为:c(Na)+c(H)=c(HCO)+c(OH)+2c(CO),物料守恒为:c(Na)=2[c(CO)+c(HCO)+c(HCO)],化简上述两个式子,约去钠离子即得到题干中的质子守恒的式子。
  以上有关电解质溶液中的三个守恒的探讨,以及在高考中的应对策略,仅供参考。实际解题过程中需要具体问题具体分析,题目中有时也会出现一些隐含的条件,例如某中性溶液中,那么隐含的条件就是c(H)=c(OH)。所以大家要灵活地运用电解质溶液中的三个守恒规律。
  
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