溶液中的三大守恒学案

溶液中的三大守恒学案（共3篇）

溶液中的三大守恒学案 篇1

电解质溶液中三大守恒学案

电荷守恒、物料守恒、质子守恒

年级：高三

学科：化学

教师： 日期 3.3

编号45

电荷守恒,物料守恒,质子守恒同为溶液中的三大守恒关系。这三个守恒的最大应用是判断溶液中粒子浓度的大小，或它们之间的关系等式。

电荷守恒：是指溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数相等。即溶液永远是电中性的，所以阳离子带的正电荷总量＝阴离子带的负电荷总量

1.溶液必须保持电中性，即溶液中所有阳离子所带的电荷数等于所有阴离子所带的的电荷数

2.除六大强酸，四大强碱外都水解，多元弱酸部分水解。产物中有分步水解产物。

3.这个离子所带的电荷数是多少，离子前就写几。

例如：Na2CO3： c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)

因为碳酸根为带两个单位负电荷，所以碳酸根前有一个2。

在下列物质的溶液中

CH3COONa： c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)

Na2CO3： c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)

NaHCO3： c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2(CO32-)+c(OH-)

Na3PO4： c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+2c(HPO4 2-)+c(H2PO4-)+c(OH-)电荷守恒定律：物理学的基本定律之一。它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。

注意：

1． 正确分析溶液中存在的阴、阳离子是书写电荷守恒式的关键，需要结合电解质电离及盐类的水解知识，尤其是对多级电离或多级水解，不能有所遗漏。如Na2CO3溶液中存在如下电离和水解平衡：Na2CO3

Na+ +CO32-；CO32-+ H2O HCO3-+OH-；HCO3-+H2O

H2CO3 +OH-；H2O

H++OH-。所以溶液中阳离子有：Na+、H+，阴离子有：CO32-、HCO3-、OH-。

2． 结合阴阳离子的数目及其所带的电荷可以写出：

N(Na+)+N(H+)= 2N(CO32-)+ N(HCO3-)+ N(OH-)3．将上式两边同时除以NA得：n(Na+)+n(H+)=2n(CO32-)+ n(HCO3-)+ n(OH-)；再同时除以溶液体积V得：C(Na+)+C(H+)= 2C(CO32-)+ C(HCO3-)+ C(OH-)，这就是Na2CO3溶液的电荷守恒式。

电荷守恒式即溶液中所有阳离子的物质的量浓度与其所带电荷乘积之和等于所有阴离子的物质的量浓度与其所带电荷的绝对值乘积之和。写等式注意2点：

1、要判断准确溶液中存在的所有离子，不能漏掉。

2、注意离子自身带的电荷数目。如：

Na2CO3溶液：C（Na+）+ C（H+）= 2 C（CO32-）+ C（HCO3-）+ C（OH-）NaHCO3溶液：C（Na+）+ C（H+）= 2 C（CO32-）+ C（HCO3-）+ C（OH-）

Na3PO4溶液：C（Na+）+ C（H+）= 3 C（PO43-）+ 2 C（HPO42-）+ C（H2PO4-）+ C（OH-）NH4Cl溶液：C（NH4+）+ C（H+）=C（Cl-）+ C（OH-）NaOH溶液：C（Na+）+C（H+）= C（OH-）

物料守恒：溶液中某一组分的原始浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。也就是元素守恒，即变化前后某种元素的原子个数守恒。物料守恒实际属于原子个数守恒和质量守恒。即加入的溶质组成中存在的某些元素之间的特定比例关系，由于水溶液中一定存在水的H、O元素，所以物料守恒中的等式一定是非H、O元素的关系。物料守恒可以理解为原子守恒的另一种说法。“任一化学反应前后原子种类和数量分别保持不变”，可以微观地应用到具体反应方程式，就是左边带电代数和等于右边。也就是左边（反应物）元素原子（核）个数种类与总数对应相等于右边（生成物）。⒈ 含特定元素的微粒（离子或分子）守恒

⒉ 不同元素间形成的特定微粒比守恒

⒊ 特定微粒的来源关系守恒 例1 ：NaHCO3溶液

nNa:nC=1:1，如果HCO3-没有电离和水解，那么Na+和HCO3-浓度相等。

HCO3-会水解成为H2CO3，电离为CO32-（都是1：1反应，也就是消耗一个HCO3-，就产生一个H2CO3或者CO32-），那么守恒式中把Na+浓度和HCO3-及其产物的浓度和画等号（或直接看作钠与碳的守恒）：

即c(Na+)= c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3)这个式子叫物料守恒

例2 ：Na2CO3溶液

电荷守恒 c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)

上式中，阴阳离子总电荷量要相等，由于1mol碳酸根电荷量是2mol负电荷，所以碳酸根所带电荷量是其物质的量的2倍。

物料守恒 nNa:nC=2:1，c(Na+)是碳酸根离子物质的量的2倍，电离.水解后，碳酸根以三种形式存在,所以 ： c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)] 例3：在0.1mol/L的H2S溶液中存在如下电离过程:

H2S

H+ +HS-

HS-

H++S2-

H2O

H++OH-

H2S物料守恒式c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=0.1mol/L，在这里物料守恒就是S元素守恒, 描述出有S元素的离子和分子即可

例4：在0.1mol／L Na3PO4溶液中：

根据P元素形成微粒总量守恒有：

c［PO43-］+c［HPO42-］+c［H2PO4-］+c［H3PO4］=0.1mol／L

根据Na与P形成微粒的关系有：

c［Na+］=3c［PO43-］+3c［HPO42-］+3c［H2PO4-］+3c［H3PO4］ 根据H2O电离出的H+与OH-守恒有：

c［OH-］=c［HPO42-］+2c［H2PO4-］+3c［H3PO4］+c［H+］

例5：NH4Cl溶液，化学式中nN:nCl=1:1，得到c［NH4+ ］+ c［NH3.H2O ］= c［ Cl-］ 写等式要注意，把所有含这种元素的粒子都要考虑在内，可以是离子，也可以是分子。

质子守恒： 质子守恒就是酸失去的质子和碱得到的质子数目相同。

例1 ：Na2CO3溶液

水电离出的c(H+)=c(OH-).在碳酸钠水溶液中水电离出的氢离子以（H+，HCO3-,H2CO3）三种形式存在，其中1mol碳酸分子中有2mol水电离出的氢离子.所以

c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)例2 ： NaHCO3溶液

方法一：可以由电荷守恒和物料守恒关系联立得到NaHCO3 溶液中存在下列等式

C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-)｛电荷守恒｝

C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3)｛物料守恒｝

两式相减得C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-)这个式子叫质子守恒。

方法二：由酸碱质子理论 例1 ：NaHCO3 溶液 原始物种：HCO3-，H2O

消耗质子产物H2CO3，产生质子产物CO32-，OH-C（H+）=C（CO32-）+C(OH-)-C（H2CO3）即C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-)

关系：剩余的质子数目等于产生质子的产物数目-消耗质子的产物数目

直接用酸碱质子理论求质子平衡关系比较简单，但要细心；如果用电荷守恒和物料守恒关系联立得到则比较麻烦，但比较保险

例2 ：NaH2PO4溶液

原始物种：H2PO4-，H2O

消耗质子产物：H3PO4，产生质子产物：HPO42-（产生一个质子），PO43-（产生二个质子），OH-

所以：c（H+）=c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c（H3PO4）

快速书写质子守恒的方法：

第一步：确定溶液的酸碱性，溶液显酸性，把氢离子浓度写在左边，反之则把氢氧根离子浓度写在左边。

第二步：根据溶液能电离出的离子和溶液中存在的离子，来补全等式右边。具体方法是，判断溶液能直接电离出的离子是什么。然后选择能电离产生氢离子或者水解结合氢离子的离子为基准，用它和它电离或者水解之后的离子（这里称为对比离子）做比较，是多氢还是少氢，多N个氢，就减去N倍的该离子（对比离子）浓度。少N个氢离子，就减去N倍的该离子（对比离子）。

如碳酸氢钠溶液（NaHCO3）:溶液显碱性，所以把氢氧根离子浓度写在左边，其次。判断出该溶液直接电离出的离子是钠离子和碳酸氢根，而能结合氢离子或电离氢离子的是碳酸氢根。其次以碳酸氢根为基准离子（因为碳酸氢钠直接电离产生碳酸根和钠离子，而钠离子不电离也不水解。）减去它电离之后的离子浓度，加上它水解生成的离子浓度。便是：

C（OH-）=C(H2CO3)-C(CO32-)+C(H+)

例1：NH4Cl溶液，电荷守恒，NH4+ + H+ = Cl-+ OH-

物料守恒，C（NH4+）+ C（NH3.H2O）= C（Cl-）

质子守恒，处理一下，约去无关的Cl-，得到，C（H+）= C（OH-）+ C（NH3.H2O），分析, 水电离H+ = OH-，但是部分OH-被NH4+结合成NH3.H2O，而且是1：1结合，而H+不变，所以得到，H+ = 原来的总OH-= 剩余OH-+ NH3.H2O

例2：Na2CO3溶液，电荷守恒，Na+ + H+ = 2CO32-+ HCO3-+ OH-

物料守恒，Na+ = 2(CO32-+ HCO3-+ H2CO3)质子守恒，处理一下，约去无关的Na+，得到，HCO3-+ 2H2CO3 + H+ = OH-，分析,水电离H+ = OH-，但是部分H+被CO32-结合成HCO3-，而且是1：1结合，还有部分继续被HCO3-结合成H2CO3，相当于被CO32-以1：2结合，而OH-不变，所以得到，OH-= 原来总H+ = HCO3-+ 2H2CO3 + 剩余H+

若能清楚三个守恒，解题会更快，若质子守恒不能熟悉，只要掌握前两个也足够了。归纳：练习

1． Na2CO3溶液． 电荷守恒 物料守恒 质子守恒

2．NaHCO3 溶液 电荷守恒 物料守恒 质子守恒

3．NH4Cl溶液，电荷守恒 物料守恒 质子守恒

4．Na3PO4溶液 电荷守恒 物料守恒 质子守恒 5．Na2S溶液 电荷守恒 物料守恒 质子守恒

6.电荷守恒，NaOH溶液，CH3COONa溶液：

物料守恒，H2S物料守恒式：

质子守恒，NaH2PO4溶液 ：

1． Na2CO3溶液．

电荷守恒，c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)物料守恒，c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)] 质子守恒，c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)2．NaHCO3 溶液

电荷守恒： c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2(CO32-)+c(OH-)物料守恒，c(Na+)= c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3)质子守恒，C（H+）=C（CO32-）+C(OH-)-C（H2CO3）即C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-)

3．NH4Cl溶液，电荷守恒，C（NH4+）+ C（H+）=C（Cl-）+ C（OH-）物料守恒，C（NH4+）+ C（NH3.H2O）= C（Cl-）质子守恒，C（H+）= C（OH-）+ C（NH3.H2O）4．Na3PO4溶液 电荷守恒：

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，根据P元素形成微粒总量守恒有：

c［PO43-］+c［HPO42-］+c［H2PO4-］+c［H3PO4］=0.1mol／L 质子守恒，c［OH-］=c［HPO42-］+2c［H2PO4-］+3c［H3PO4］+c［H+］ 5．Na2S溶液

电荷守恒，c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)物料守恒，c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)] 质子守恒，c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)6．

电荷守恒，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, 质子守恒，NaH2PO4溶液 ：c（H+）=c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c（H3PO4）

溶液中的三大守恒学案 篇2

一、以Na2CO3为例, 分析如下:

(1) Na2CO3溶液中完全电离:

Na2CO3 = 2Na+ + CO32-

(2) CO2-3在溶液中部分水解:

CO32-+ H2O≒HCO3-+ OH-

HCO3-+ H2O ≒H2CO3+OH-

(3) 水的电离: H2O ≒ H++OH-

溶液中阴离子为:CO32-、HCO3-、OH-; 阳离子为:H+、Na+。

根据电中性原则: C (Na+) +C (H+) =2C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-)

根据碳原子守恒: C (C) =C (CO32-) +C (HCO3-) +C (H2CO3)

根据钠原子守恒: C (Na+) =2C (C)

这样就得出Na2CO3溶液中离子浓度的基本关系:

C (Na+) +C (H+) =2C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-) ①式

C (Na+) =2[C (CO32-) +C (HCO3-) +C (H2CO3) ] ②式

C (Na+) > C (CO32-) > C (OH-) > C (HCO3-) > C (H+) ③式

根据溶液中水电离出的C (H+) 水=C (OH-) 水

C (H+) 水=C (HCO3-) +2C (H2CO3) +C (H+)

C (OH-) 水=C (H+) +C (HCO3-) +2C (H2CO3) ④式

二、以NaHCO3为例, 分析酸式盐溶液中的三个守恒关系, 分析如下:

(1) NaHCO3溶液中完全电离:

undefined3-

(2) HCO3-在溶液中既存在水解又存在电离:

水解平衡:HCO3-+ H2O ≒H2CO3+OH-

电离平衡:HCO3- ≒ H+ + CO32-

(3) 水的电离: H2O ≒ H++OH-

溶液中的阳离子:Na+H+ 阴离子为:CO32-、HCO3-、OH-;

根据电中性原则: C (Na+) +C (H+) =2C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-)

根据碳原子守恒: C (C) =C (CO32-) +C (HCO3-) +C (H2CO3)

根据钠原子守恒: C (Na+) =C (C)

这样就得出NaHCO3溶液中离子浓度的基本关系:

C (Na+) +C (H+) =2C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-) ①式

C (Na+) =C (CO32-) +C (HCO3-) +C (H2CO3) ②式

C (Na+) > C (CO32-) > C (OH-) > C (HCO3-) > C (H+) ③式

C (OH-) =C (H+) +C (H2CO3) -C (CO32-) ④式

由①和②得出下面的关系:

C (H2CO3) +C (H+) =C (CO32-) + C (OH-)

通过以上的分析, 学生就能准确判断出电解质溶液中的离子浓度大小关系

三、练习

1.1L0.3mol/L的NaOH溶液中, 缓慢通入标准状况下的CO2气体4.48L, 待完全反应后, 下列关系式正确的是 ( )

A.C (Na+) =C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-)

B.C (Na+) +C (H+) =C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-)

C.C (Na+) +C (H+) =2C (CO32-) +C (HCO3-) +C (OH-)

D.C (CO32-) +2C (OH-) =3C (H2CO3) +C (HCO3-) +2C (H+)

浅谈电解质溶液中的物料守恒 篇3

关键词：电解质溶液；物料守恒；原始浓度；存在形式；书写方法

在电解质溶液的三种守恒关系即电荷守恒、物料守恒和质子（H+）守恒中，电荷守恒相对来说比较简单，学生容易掌握。质子守恒比较抽象最不好理解，但如果掌握了电荷守恒和物料守恒之后质子守恒也就不难把握。然而在教学中笔者发现部分学生没能正确写出物料守恒的式子，但有关电解质溶液的习题中经常要用到，下面以学生容易犯错误的几种现象，对物料守恒进行探讨。

一、物料守恒定义和守恒式子

物料守恒是指溶液中某一组分（或元素）的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和，也就是元素守恒，变化前后某种元素的原子个数守恒。例如，在0.1 molL Na2CO3溶液中，存在Na2CO3？圹2Na++CO32-，而CO32-发生如下水解反应：CO32-+H2O？圹HCO3-+OH-、HCO3-+H2O？圹H2CO3+OH-。由此可知，碳元素在溶液中以CO32-、HCO3-和H2CO3三种形式存在，又因为CO32-（或C）的原始浓度为0.1 molL，所以得出物料守恒式子即c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）=0.1 molL（特定元素的微粒守恒），而Na+始终不变即c（Na+）=0.2 molL，从而建立Na2CO3溶液中物料守恒式子为c（Na+）=2c（HCO3-）+2c（CO32-）+2c（H2CO3）（不同元素间形成的特定微粒比守恒）。在教学中教师必须反复强调定义，并结合实例评析才能易于学生领会。

二、两种常见错误的物料守恒式子评析

1.没有弄清物质在溶液中的存在形式

如，0.1 molL NaHCO3溶液中，有少数学生写出的物料守恒式子为c（Na+）=c（HCO3-）+c（H2CO3）（错误）。正确分析为：在溶液中，NaHCO3？圹Na++HCO3-，HCO3-在溶液中存在如下平衡：HCO3-+H2O？圹H2CO3+OH-和HCO3-？圹CO32-+H+，所以碳元素在溶液中以HCO3-、H2CO3和CO32-三种形式存在，又因为HCO3-（或C）的原始浓度为0.1 molL，所以得出NaHCO3溶液中物料守恒式子为c（Na+）=c（HCO3-）+c（H2CO3）+c（CO32-）。

2.没有弄清楚不同元素间形成的特定微粒比

如，Na2S溶液中的物料守恒写成c（Na+）=c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）（错误），正确分析为：在Na2S溶液中，Na2S？圹2Na++S2-，S2-+H2O？圹HS-+OH-、HS-+H2O？圹H2S+OH-，因此S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在，但无论如何，Na原子的物质的量总是S原子物质的量的2倍，根据定义得出c（Na+）=2[c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）]=2c（S2-）+2c（HS-）+2c（H2S）。对于此类没有给出物质的量浓度的电解质溶液，学生比较容易弄错，此时我们可以假设Na2S的物质的量浓度为0.1 molL，再结合Na2S溶液中电离方程式以及水解方程式就可正确得出物料守恒式子。

三、书写物料守恒式子的方法和步骤

第一步：正确写出电解质在溶液中的各种方程式。如，K3PO4溶液中存在如下方程式：（1）K3PO4？圹3K++PO43-，（2）PO43-+H2O？圹HPO42-+OH-，（3）HPO42-+H2O？圹H2PO4-+OH-，（4）H2PO4-+H2O？圹H3PO4+OH-。

第二步：根据步骤一写出特定元素（P）的守恒式子。假设K3PO4溶液的浓度为0.1 molL，则得出c（PO43-）+c（HPO42-）+c（H2PO4-）+c（H3PO4）=0.1 molL。

第三步：写出不同元素间形成的特定微粒比守恒。由步骤二和步骤一中的（1）知，c（K+）=0.3 molL，从而建立c（K+）=3c（PO43-）+3c（HPO42-）+3c（H2PO4-）+3c（H3PO4）。

以上步骤一是关键，步骤二对部分学生来说有难度，若漏掉其中一个方程式都有可能导致结果错误。当然，有些电解质溶液不仅存在水解平衡，还可能存在电离平衡，如本文前述提到的NaHCO3溶液以及其他的弱酸的酸式盐溶液，书写物料守恒式子时一定要全部考虑才能避免错误。

物料守恒在很多电解质溶液的习题中经常考到，教师在教学中应注意抓住学生犯错误的原因并及时引导，使他们熟练物料守恒式子，并将其与电荷守恒式子联立得出质子守恒式子，这样就可解决电解质溶液许多问题，因此，教师在教学中必须加强学生对物料守恒式子的書写。

参考文献：

唐纪轩.谈电解质溶液中的质子守恒[J].中学生数理化：高二版，2008（10）.