水溶液中各微粒濃度守恒關(guān)系的總結(jié)

■譚明福

電解質(zhì)在水溶液中存在各種變化，甚至某些微粒會(huì)以多種形式存在，但它們總會(huì)存在一些守恒關(guān)系。水溶液中各種微粒濃度的守恒關(guān)系是溶液中離子平衡的重點(diǎn)內(nèi)容，也是溶液中各種平衡的重點(diǎn)考查內(nèi)容，下面具體分析三種守恒關(guān)系。

1.電荷守恒

任何水溶液都是電中性的，也就是水溶液中所有陽離子所帶的正電荷的總量等于所有陰離子所帶的負(fù)電荷的總量。要準(zhǔn)確寫出電荷守恒式，需要注意兩個(gè)問題：一是不能漏掉任何一種離子；二是找準(zhǔn)每個(gè)離子所帶的電荷數(shù)。

例如，寫出K3PO4溶液中的電荷守恒式。

分析：由溶液中陰、陽離子所帶的電荷總數(shù)相等，可得)。要特別注意非一價(jià)離子的化學(xué)計(jì)量數(shù)。

2.元素守恒

元素守恒本質(zhì)上還是質(zhì)量守恒，也稱物料守恒。書寫元素守恒式時(shí)要抓住兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是找準(zhǔn)在變化前(包括化學(xué)反應(yīng)、水解、電離等各種變化)“核心元素”(除氫、氧元素之外的其他元素都可能是)的物質(zhì)的量的關(guān)系；二是找全“核心元素”的所有存在形式。

例如，寫出0.1mol·L-1(NH4)2HPO4溶液中的元素守恒式。

分析：(NH4)2HPO4中的“核心元素”是N和P。部分水解，所以N 元素最終存在的形式有兩種微粒，即和NH3·H2O；既有部分水解，也有部分電離，所以P元素最終存在的形式有四種微粒，即和。故0.1 mol·L-1(NH4)2HPO4溶液中的元素守恒式為。

3.質(zhì)子守恒

質(zhì)子守恒是指由水電離產(chǎn)生的H+和OH-的物質(zhì)的量始終相等，但溶液中可能有其他微粒結(jié)合了H+或者OH-，使部分H+和OH-不再全部以H+和OH-的形式存在，但其總量始終保持不變。所以書寫質(zhì)子守恒式時(shí)，關(guān)鍵是把所有由水電離的H+和OH-存在的微粒形式找完整，不能多找，也不能遺漏。

例如，寫出Na2CO3溶液中的質(zhì)子守恒式。

分析：解決這個(gè)問題可以有多種方法。

第一種方法：按照質(zhì)子守恒式的本質(zhì)寫。Na2CO3溶液中水電離出的H+有三種存在形式，即和H2CO3(注意每產(chǎn)生一個(gè)H2CO3需要兩個(gè)H+)，水又電離出OH-，所以質(zhì)子守恒式為。

第二種方法：圖示法。先找出Na2CO3溶液中所有能得到質(zhì)子和失去質(zhì)子的微粒，再用圖示的方式列出它們得到質(zhì)子和失去質(zhì)子的方式和個(gè)數(shù)，最后得出結(jié)論。在Na2CO3溶液中，能得到質(zhì)子的是和H2O，能失去質(zhì)子的只有H2O，列出圖1，由圖1可得出結(jié)論，2c(H2CO3)+c(H+)=c(OH-)(得失幾個(gè)質(zhì)子，微粒前的化學(xué)計(jì)量數(shù)就是幾；H3O+就是H+)。

圖1

第三種方法：先寫出電荷守恒式和元素守恒式，然后用消元法進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，即可得到質(zhì)子守恒式。

針對(duì)單一溶液，第一種、第二種方法快速簡(jiǎn)單；但對(duì)于混合溶液，則容易出錯(cuò)，最好的辦法是用第三種方法，準(zhǔn)確有效。