用三個守恒巧解溶液中的等量問題

【摘 要】物質(zhì)在水溶液中的行為是化學(xué)平衡知識的繼續(xù)與拓展，尤其是溶液中三個守恒關(guān)系的應(yīng)用更是難點和重點，也是學(xué)生易錯的知識點。本文將對此做出分析，以便讓學(xué)生形成完整的平衡知識體系和更靈活地應(yīng)用相關(guān)知識去解決問題。

【關(guān)鍵詞】電荷守恒 物料守恒 質(zhì)子守恒 溶液問題

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）12-0142-01

溶液中的微粒濃度間的等量關(guān)系一直以來是高考中的熱點和難點。只要把三個守恒的本質(zhì)及特征弄清楚、搞明白，處理起來就會思路清晰、目標明確、解決順暢。下面以Na2CO3溶液為例來淺析解決此類問題的思路和技巧。

一 三個守恒

1.電荷守恒

電荷守恒是指溶液必須保持電中性，即Na2CO3溶液中所有陽離子的正電荷總數(shù)等于所有陰離子的負電荷總數(shù)。用濃度的形式來表示：C（Na+）+C（H+）=C（OH-）+C（HCO3-）+2C（CO32-），但此關(guān)系式的建立應(yīng)注意：溶液中存在哪些陰離子？哪些陽離子？不能有遺漏。這就需要我們掌握好弱電解質(zhì)的電離平衡和鹽類水解平衡的相關(guān)知識。

2.物料守恒

可以理解為水溶液中的微粒發(fā)生水解或電離后，微粒種類增多，但某種中心元素的原子總是守恒的。Na2CO3溶液中，由于CO32-的水解最終以三種形式存在于溶液中，它們與鈉離子的濃度之間就存在以下關(guān)系：C（Na+）=2C（CO32-）+2C（HCO3-）+2C（H2CO3）。

3.質(zhì)子守恒

質(zhì)子守恒（又稱水的電離守恒）的本質(zhì)就是水電離出來的H+離子濃度等于OH-離子濃度，可以理解為離子水解促進水的電離或酸堿的電離抑制水的電離，但水電離的H+和OH-濃度仍然相等；關(guān)鍵要搞清楚水溶液中H+或OH-的來源和去向。當然也可以理解為電解質(zhì)溶液分子或離子得到質(zhì)子（即H+）與失去質(zhì)子的物質(zhì)的量相等。用濃度的形式來表示即：C（OH-）=C（H+）+C（HCO3-）+2C（H2CO3）。

二 三個守恒的特點

1.電荷守恒

表示溶液中所有離子濃度之間的等量關(guān)系，其直觀特征是：等號一側(cè)全是陰離子，另一側(cè)全是陽離子，兩邊都不存在分子。若給出了一個關(guān)于溶液中的所有離子濃度之間的等式，其能否成立則可用電荷守恒去驗證。即可判斷，如NaHCO3溶液中：C（Na+）+C（H+）=C（OH-）+C（HCO3-）+C（CO32-）是否正確呢？用電荷守恒一驗證即可知曉。

2.物料守恒

物料守恒式的直觀特征是：等號一側(cè)的微粒中分別含有同一元素、另一側(cè)則是鹽的陽離子，但鹽的陽離子若能水解，它也會有多種形式。比如：（NH4）2CO3溶液C（NH4+）+C（NH3H2O）=2C（CO32-）+2C（HCO3-）+2C（H2CO3）。

3.質(zhì)子守恒

一般來講等號一側(cè)是H+或是OH-。當然也有例外比如：（NH4）2CO3溶液中的質(zhì)子守恒式C（OH-）+C（NH3H2O）=C（H+）+C（HCO3-）+2C（H2CO3）。另外質(zhì)子守恒還可以由物料守恒與電荷守恒聯(lián)合消除鹽的陽離子即可推出。

三 三個守恒的應(yīng)用

對于任何一個問題的解決，我們必須認清其本質(zhì)，掌握其規(guī)律，才能夠熟練地去應(yīng)用。例如：對于0.1mol/L的Na2SO3溶液中的兩個關(guān)系式的判斷是否正確呢？

A.C（Na+）=2C（SO32-）+C（HSO3-）+C（H2SO3）

B.C（Na+）+C（H+）=2C（SO32-）+2C（HSO3-）+C（OH-）

很顯然，A中，即存在鹽的陽離子濃度又存在弱電解質(zhì)的分子濃度，故只能用物料守恒去解決問題。方法選好后，再把該溶液中正確的物料守恒關(guān)系寫出進行比較。即可判斷出A錯誤，正確的應(yīng)是：C（Na+）=2C（SO32-）+2C（HSO3-）+2C（H2SO3）。而B式中只存在離子濃度，故只能用電荷守恒去解決，很快就判斷出B式也錯誤。其中C（HSO3-）的系數(shù)應(yīng)為1。

當然對于任何問題的解決都不是一成不變的，而對一些復(fù)雜的問題要會靈活處理。當用上述的規(guī)律都不能去解決時，我們就要去尋求他法了。比如是否需要進行變形后再來處理，有時需要改變系數(shù)，有時需要改變符號等。如0.2mol/LCH3COOH溶液與0.1mol/LNaOH液等體積混合；是否存在關(guān)系式2C（H+）–2C（OH-）=C（CH3COO-）–C（CH3COOH）。該關(guān)系式僅用單一的守恒不能去判斷，可利用電荷守恒與物料守恒變形化簡而來：由電荷守恒：C（Na+）+C（H+）=C（OH-）+C（CH3COO-），變形可得：2C（Na+）+2C（H+）=2C（OH-）+2C（CH3COO-）…（1），由物料守恒：2C（Na+）=C（CH3COO-）+C（CH3COOH）…（2），由（1）～（2）式可得：2C（H+）+C（CH3COOH）=2C（OH-）+C（CH3COO-），再移項可得：2C（H+）-2C（OH-）=C（CH3COO-）–C（CH3COOH）。顯然，上述關(guān)系式經(jīng)過復(fù)雜的處理后可見是成立的。所以看似一個較難的問題，只要利用好相關(guān)的基礎(chǔ)知識再進行必要的分析和推導(dǎo)就能得到結(jié)論。

四 結(jié)束語

由此可見，此類問題的解決除了找對方法外，還要求我們的學(xué)生理解和牢記三個守恒關(guān)系式的建立，同時還要抓住典型特征。如果沒有基礎(chǔ)知識的儲備，就不可能掌握一些技巧的運用，正所謂熟能生巧。

〔責任編輯：林勁〕