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平衡知識的繼續(xù)與拓展，尤其是溶液中三個守恒關系的應用更是難點和重點，也是學生易錯的知識點。本文將對此做出分析，以便讓學生形成完整的平衡知識體系和更靈活地應用相關知識去解決問題。

【關鍵詞】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-），但此關系式的建立應注意：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系，其直觀特征是：等號一側全是陰離子，另一側全是陽離子，兩邊都不存在分子。若給出了一個關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：等號一側的微粒中分別含有同一元素、另一側則是鹽的陽離子，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，才能夠熟練地去應用。例如：對于0.1mol/L的Na2SO3溶液中的兩個關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系寫出進行比較。即可判斷出A錯誤，正確的應是：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；是否存在關系式2C（H+）–2C（OH-）=C（CH3COO-）–C（CH3COOH）。該關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，上述關系式經(jīng)過復雜的處理后可見是成立的。所以看似一個較難的問題，只要利用好相關的基礎知識再進行必要的分析和推導就能得到結論。

四 結束語

由此可見，此類問題的解決除了找對方法外，還要求我們的學生理解和牢記三個守恒關系式的建立，同時還要抓住典型特征。如果沒有基礎知識的儲備，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〕