化學(xué)三大守恒知識與例題

1、三大守恒電荷守恒1基本概念1 .化合物中元素正負(fù)化合價代數(shù)和為零2 .指溶液必須保持電中性，即溶液中所有陽離子所帶的電荷數(shù)等于所 有陰離子所帶的電荷數(shù)3 .除六大強(qiáng)酸，四大 強(qiáng)堿外都水解，多元弱酸部分水解。產(chǎn)物中有分 步水解時產(chǎn)物。參見例題IV4 .這個離子所帶的電荷數(shù)是多少，離子前寫幾。例如： N&CO： c(Na+)+c(H+尸c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)因為碳酸根為帶兩個單位的負(fù)電荷，所以碳酸根前有一個2。例如:在0.1mol/L NaHCO3 溶液中I .CH3COONa c(Na+)+c(H+尸c(CH3COO-)+c(OH-)n .Na2CO3 c(Na+)

2、+c(H+尸c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)m .NaHCO3 c(Na+)+c(H+尸c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)IV .Na3PO4 c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+2c(HPO42-)+c(H2PO4-)+c(OH-)2電荷守恒定律一物理學(xué)的基本定律之一。它指出，對于一個 孤立系統(tǒng)，不論發(fā)生什么變化，其中所有電荷的代數(shù)和永遠(yuǎn)保持不變。電荷守恒定律表明，如果某 一區(qū)域中的電荷增加或減少了，那么必定有等量的電荷進(jìn)入或離開該區(qū)域； 如果在一個物理過程中產(chǎn)生或消失了某種符號的電荷，那么必定有等量的 異號電荷同時產(chǎn)生或消失。3電荷守恒應(yīng)用所

3、謂電荷守恒是指溶液中所有陽離子所帶的正電荷總數(shù)與所有陰離子 所帶的負(fù)電荷總數(shù)相等。1 .正確分析溶液中存在的陰陽離子是書寫電荷守恒式的關(guān)鍵，需要 結(jié)合電解質(zhì)電離及鹽類的水解知識，尤其是對多級電離或多級水解，不能 有所遺漏。如 Na2CO3容液中存在如下電離和水解平衡：Na2CO3 =2 Na+CO32-; CO32-+ H2OHCO3-+OH- HCO3- +H2OH2CO3+OH-; H2OH +OH-。 所以溶液中陽離子有：Na+、H +,陰離子有：CO32-、HCO3-、OH-。2 .結(jié)合陰陽離子的數(shù)目及其所帶的電荷可以寫出：N(Na+) +N(H +) = 2N(CO32 ) + N(

4、 HCO3 ) + N(OH -)3 .將上式兩邊同時除以NA得：n(Na+) +n(H +) = 2n(CO32) +n( HCO3-) + n(OH );再同時除以溶液體積V得:C(Na+) +C(H +)=2c(CO32-) + C( HCO3 ) + C(OH ),這就是 Na2CO3容液的電荷守恒式。 電荷守恒式即溶液中所有陽離子的物質(zhì)的量濃度 與其所帶電荷乘積之和等于所有陰離子的物質(zhì)的量濃度與其所帶電荷的絕對值乘積之和。物料守恒即溶液中某一組分的原始濃度應(yīng)該等于它在溶液中各種存在形式的濃度之和。也就是元素守恒，變化前后某種元素的原子個數(shù)守恒。1基本概念物料守恒可以理解為原子守恒的另

5、一種說法。就是說“任一化學(xué)反應(yīng) 前后原子種類(指原子核中質(zhì)子數(shù)相等的原子，就是元素守恒)和數(shù)量分 別保持不變”，可以微觀地應(yīng)用到具體反應(yīng)方程式，就是左邊帶電代數(shù)和 等于右邊。其中的也可以理解為原子核，因為外圍電子數(shù)可能有變，這時 候可以結(jié)合 電荷守恒 來判斷問題?？梢晕⒂^地應(yīng)用到具體反應(yīng)方程式，就 是左邊(反應(yīng)物)元素原子(核)個數(shù)種類與總數(shù)對應(yīng)相等于右邊(生成 物)(當(dāng)然也不會出現(xiàn)種類不同的情況)。物料守恒和電荷守恒，質(zhì)子守包一樣同為溶液中的三大守恒關(guān)系。2物料守恒應(yīng)用對于溶液中微粒濃度(或數(shù)目)的比較，要遵循兩條原則：一是電荷守恒，即溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)；二是

6、物料守恒，即溶液中某一組分的原始濃度應(yīng)該等于它在溶液中各種存在形 式的濃度之和。(物料守恒實際屬于原子個數(shù)守恒和質(zhì)量守恒。)用NaHCO3g液為例如果HCO3沒有電離和水解，那么Na+和HCO3濃度相等。現(xiàn)在HCO3會水解成為 H2CO3電離為CO32-(都是1: 1反應(yīng)，也就是 消耗一個HCO3-,就產(chǎn)生一個 H2CO3HE者CO32-),那么守恒式中把 Na+濃 度和HCO3及其產(chǎn)物的濃度和畫等號(或直接看作鈉與碳的守恒)：即 c(Na+) = c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3)再例：在0.1mol/L的H2s溶液中存在如下電離過程：H2s=(H+) +(HS-)

7、(HS-)=(H+)+(S2-)H2O=(H+)+(OH-)可得物料守恒式 c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1mol/L,(在這里物料守包就是S元素守恒-描述出有S元素的離子和分子即可)例3 : Na2CO3容液的電荷守恒、物料守恒、質(zhì)子守恒碳酸鈉：電荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)上式中，陰陽離子總電荷量要相等，由于 1mol碳酸根電荷量是 2mol負(fù)電荷，所以碳酸根所帶電荷量是其物質(zhì)的量的2倍。物料守恒c(Na+)是碳酸根離子物質(zhì)的量的2倍，電離水解后，碳酸根以三種形式存在所以c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)

8、+c(H2CO3)質(zhì)子守恒水電離出的 c(H+尸c(OH-)在碳酸鈉水溶液中水電離出的氫離子以(H+, HCO3-,H2CO3三種形式存在，其中1mol碳酸分子中有2mol水電離出的氫離子所以 c(OH-尸c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)質(zhì)子守恒1概念簡述質(zhì)子守恒就是酸失去的質(zhì)子和堿得到的質(zhì)子數(shù)目相同，質(zhì)子守恒 和物料守恒,電荷守恒一樣同為溶液中的三大守恒關(guān)系2質(zhì)子守恒簡析化合物電荷1 .化合物中元素正負(fù) 化合價 代數(shù)和為零溶液電荷2 .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(fù)電荷總數(shù)例：NaHCO3溶液中C(H+)+C(Na+尸C(HCO3-)+2C(CO32-

9、)+C(OH-)這個式子叫電荷守恒物料守恒1 .含特定元素的微粒(離子或分子)守恒2 .不同元素間形成的特定微粒比守恒3 .特定微粒的來源關(guān)系守恒快J :在 0.1mol/LNa3PO4 溶液中：根據(jù)P元素形成微粒總量守恒有：cPO43-+cHPO42-+cH2PO4-+cH3PO4=0.1mol/L根據(jù)Na與P形成微粒的關(guān)系有：cNa+=3cPO43-+3cHPO42-+3cH2PO4-+3cH3PO4根據(jù)H2O電離出的H+f OH-守恒有：cOH-=cHPO42-+2cH2PO4-+3cH3PO4+cH+0 2: NaHCO3溶液中C(Na+尸C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2

10、CO3)這個式子叫物料守恒質(zhì)子守恒也可以由電荷守恒和物料守恒關(guān)系聯(lián)立得到NaHCO3溶液中存在下列等式C(H+)+C(Na+尸C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-) 電子守恒C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 物料守恒方法一：兩式相減得C (H+) +C (H2CO3 =C (CO32-) +C(OH-)這個式子叫質(zhì)子守恒。方法二：由酸堿質(zhì)子理論原始物種：HCO3- H2O消耗質(zhì)子產(chǎn)物 H2CO3產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物 CO32-, OH-C ( H+) =C ( CO32-) +C(OH-) -C ( H2CO3 即 C ( H+) +C ( H2CO3

11、=C (CO32-) +C(OH-)關(guān)系：剩余的質(zhì)子數(shù)目等于產(chǎn)生質(zhì)子的產(chǎn)物數(shù)目-消耗質(zhì)子的產(chǎn)物數(shù)目直接用酸堿質(zhì)子理論求質(zhì)子平衡關(guān)系比較簡單，但要細(xì)心；如果用電 荷守恒和物料守恒關(guān)系聯(lián)立得到則比較麻煩，但比較保險又如NaH2PO給液原始物種：H2PO4-, H2O消耗質(zhì)子產(chǎn)物：H3P04產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物：HPO42-(產(chǎn)生一個質(zhì)子)，PO43- (產(chǎn)生二個質(zhì)子)，0H-所以：c (H+) =c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c( H3P04你可以用電荷守恒和物料守恒聯(lián)立驗證下3快速書寫質(zhì)子守恒的方法:第一步：確定溶液的酸堿性，溶液顯酸性，把氫離子濃度寫在左邊, 反之則把氫氧根離子濃度寫在左邊。第二步：根據(jù)溶液能電離出的離子和溶液中存在的離子，來補全等式 右邊。具體方法是，判斷溶液你能直接電離出的離子是什么。然后選擇能 電離產(chǎn)生氫離子或者水解結(jié)合氫離子的離子為基準(zhǔn)，用它和它電離或者水 解之后的離子（這里我稱它為對比離子）做比較，是多氫還是少氫，多N個氫，就減去 N倍的該離子（對比離子）濃度。少 N個氫離子，就減去 N 倍的該離子（對比離子）。如碳酸氫鈉溶液（NaHC