化学自习室移动版

要学会三大守恒，先要明白三大守恒的含义，再学会分析各溶液平衡体系中粒子种类、相互关系的方法，最后解决守恒式的书写和粒子的浓度大小排列顺序。

三大守恒定律有物料守恒、质子守恒和电荷守恒。

1、三大守恒的含义

以NaCl溶液的三大守恒为例，明白什么是三大守恒。

上面图示的含义是，方框表示水溶液体系。右上角的H₂O表示的是溶剂H₂O的电离。方框外的物质是溶解前的溶质。左侧方框内的是溶质溶解产生的离子、分子及演化过程。

(1)电荷守恒：是指任何电解质溶液中所有阳离子所带正电荷总数与所有阴离子所带负电荷总数相同的。

c(Na^＋)＋c(H^＋)= c(Cl^－)＋ c(OH^－)

实际应该写成物质的量乘以电荷数加和相等。在同一溶液中，粒子面对的溶液体积相等，浓度与物质的量成正比，所以用浓度代表了物质的量。浓度具有更广泛的实用性。

(提醒：离子带几个电荷，浓度前面的倍数就是几)

(2)物料守恒：是指除了溶剂对应的H^＋、OH^－、H₂O之外，其它的由溶质产生的粒子(离子或分子)的数量守恒关系。与原子守恒类似。

c(Na^＋)=c(Cl^－)

含义是溶质NaCl电离出的Na^＋与Cl^－数目相等。

(3)质子守恒：是指表示H^＋与OH^－的来源与去向的守恒。(又叫H^＋守恒，或OH^－守恒)

c(H^＋)= c(OH^－)

含义是溶液中电离出H^＋和OH^－的只有溶剂水，水电离出的H^＋和OH^－数目相等。

(4)粒子的浓度大小排列顺序：(H₂O除外，默认为溶质的量比较多)

c(Na^＋)= c(Cl^－)＞c(H^＋)=c(OH^－)。

2、用图示分析法来解决三大守恒和浓度大小比较

(1)Na₂SO₄溶液的电离分析：

电荷守恒：c(Na^＋)＋c(H^＋)=2c(SO₄^2－)＋c(OH^－)

物料守恒：c(Na^＋)=2c(SO₄^2－)

质子守恒：c(H^＋)=c(OH^－)

粒子的浓度大小排列顺序：c(Na^＋)=2c(SO₄^2－)＞c(OH^－)=c(H^＋)

或c(Na^＋)＞c(SO₄^2－)＞c(OH^－)=c(H^＋)

(2)NaOH溶液的电离分析：

电荷守恒：c(Na^＋)＋c(H^＋)=c(OH^－)，这个等式也是质子守恒式(本溶液考虑是的OH^－的来源，NaOH电离出的OH^－加上H₂O电离出的OH^－等于总的OH^－)

粒子的浓度大小排列顺序：c(OH^－)＞c(Na^＋)＞c(H^＋)

(3)CH₃COOH溶液的电离分析：

电荷守恒：c(H^＋)=c(CH₃COO^－)＋c(OH^－)，这个等式也是质子守恒式(本溶液考虑是的H^＋的来源，CH₃COOH电离出的H^＋加上H₂O电离出的H^＋等于总的H^＋)

粒子的浓度大小排列顺序：c(CH₃COOH)＞c(H^＋)＞ c(CH₃COO^－)＞ c(OH^－)。

这是因为CH₃COOH是弱电解质，电离变为CH₃COO^－和H^＋的较少，剩余的CH₃COOH较多。

(4)CH₃COONa溶液的水解分析：

电荷守恒：c(Na^＋)＋c(H^＋)=c(CH₃COO^－) ＋ c(OH^－)

物料守恒：c(Na^＋)=c(CH₃COO^－)＋c(CH₃COOH) [c(CH₃COO^－)是水解后剩余的CH₃COO^－浓度]

质子守恒：c(OH^－)=c(H^＋)＋ c(CH₃COOH)(水电离出来的总的OH^－等于总的H^＋等于剩余的H^＋加上被水解结合掉的H^＋)

粒子的浓度大小排列顺序：c(Na^＋)＞c(CH₃COO^－)＞ c(OH^－)＞c(CH₃COOH )＞c(H^＋)。

CH₃COO^－的水解掉的量很少，生成的CH₃COOH也很少，剩余的CH₃COO^－较多。

(5)Na₂CO₃溶液的两种水解分析。(比用连续水解的方式分析起来容易)

电荷守恒：c(Na^＋)＋c(H^＋)=2c(CO₃^2－)＋c(HCO₃^－)＋c(OH^－)

物料守恒：c(Na^＋)=2[c(CO₃^2－)＋c(HCO₃^－)＋c(H₂CO₃)]

质子守恒：c(OH^－)=c(H^＋)＋ c(HCO₃^－)＋2c(H₂CO₃) [c(H₂CO₃)的前面有2，是因为CO₃^2－水解为H₂CO₃需要结合2H^＋]

粒子的浓度大小排列顺序：c(Na^＋)＞c(CO₃^2－)＞ c(OH^－)＞ c(HCO₃^－)＞c(H₂CO₃)＞c(H^＋)。

CO₃^2－的水解掉的量很少，生成的HCO₃^－和H₂CO₃也很少，剩余的CO₃^2－较多，而CO₃^2－的一级水解程度比二级水解程度大，产生的HCO₃^－比H₂CO₃多。

(6)NaHCO₃溶液中的HCO₃^－既有电离又有水解分析。

电荷守恒：c(Na^＋)＋c(H^＋)=2c(CO₃^2－)＋c(HCO₃^－)＋c(OH^－)

物料守恒：c(Na^＋)=c(CO₃^2－)＋c(HCO₃^－)＋c(H₂CO₃)

质子守恒：c(H^＋)＋c(H₂CO₃)= c(OH^－) ＋c(CO₃^2－)(此式可以理解为：剩余的H^＋＋水解结合掉的H^＋=水电离出的H^＋＋HCO₃^－电离出的H^＋)

粒子的浓度大小排列顺序：c(Na^＋)＞ c(HCO₃^－)＞ c(OH^－)＞ c(H₂CO₃)＞c(H^＋)＞ c(CO₃^2－)。

上面的排列顺序是很多练习册中给出的答案，理由是NAHCO₃溶液显碱性，HCO₃^－的水解大于电离，生成的H₂CO₃比CO₃^2－多。但这个排列顺序有争议，原因是溶液中可能存在2HCO₃^－⇌H₂CO₃＋CO₃^2－，可能导致c(H₂CO₃)、c(CO₃^2－)比c(OH^－)、c(H^＋)大。

3、CH₃COOH与CH₃COONa等量混合液(显酸性)的三大守恒和粒子的浓度大小排列顺序。

(1)此问题中CH₃COOH的电离与CH₃COO^－的水解是一对矛盾。矛盾只能确定一种可能。

(2)溶液显酸性，说明只有CH₃COOH的电离，没有CH₃COO^－的水解。

(3)用图示法分析溶液的变化。

(4)三大守恒和粒子的浓度大小排列顺序

电荷守恒：c(Na^＋)＋c(H^＋)=c(CH₃COO^－) ＋ c(OH^－)

物料守恒：2c(Na^＋)=c(CH₃COO^－)＋ c(CH₃COOH)

质子守恒：c(H^＋)－c(OH^－)= c(CH₃COO^－)－c(Na^＋)=c(Na^＋)－ c(CH₃COOH)= [c(CH₃COO^－)－ c(CH₃COOH)]/2

粒子的浓度大小排列顺序：c(CH₃COO^－)＞c(Na^＋)＞c(CH₃COOH) ＞c(H^＋)＞c(OH^－)

【练习】

写出写出下列溶液的三大守恒关系式和粒子排列顺序

(1)BaCl₂溶液。

(2)HNO₃溶液。

(3)MgCl₂溶液。

(4)Na₂SO₃溶液。

(5)NaHSO₃溶液(酸性)。

(6)NH₄Cl与NH₃•H₂O等量的混合溶液(显碱性)

(7)挑战：(NH₄)₂CO₃溶液(碱性)

【练习答案】

(1)电荷守恒：

2c(Ba^2＋)＋c(H^＋)=c(Cl^－)＋c(OH^－)

物料守恒：2c(Ba^2＋)= c(Cl^－)

质子守恒：c(OH^－)= c(H^＋)

粒子的浓度大小排列顺序：

2c(Ba^2＋)= c(Cl^－)＞c(OH^－)=c(H^＋)

或c(Cl^－) ＞c(Ba^2＋)＞c(OH^－)=c(H^＋)

(2)电荷守恒或质子守恒：

c(H^＋)=c(NO₃^－)＋ c(OH^－)

粒子的浓度大小排列顺序：

c(H^＋) ＞ c(NO₃^－) ＞ c(OH^－)

(3)电荷守恒：

2c(Mg^2＋)＋c(H^＋)=c(Cl^－) ＋ c(OH^－)

物料守恒：

2c(Mg^2＋)＋ 2c[Mg (OH)₂]= c(Cl^－)

质子守恒：

c(H^＋) = c(OH^－)＋ 2c[Mg (OH)₂]

粒子的浓度大小排列顺序：

c(Cl^－) ＞ c(Mg^2＋)＞ c(H^＋)＞ c[Mg(OH)₂] ＞ c(OH^－)。

(4)电荷守恒：

c(Na^＋)＋c(H^＋)=2c(SO₃^2－)＋c(HSO₃^－)＋c(OH^－)

物料守恒：

c(Na^＋)=2[c(SO₃^2－) ＋c(HSO₃^－)＋c(H₂SO₃)]

质子守恒：

c(OH^－)= c(H^＋)＋ c(HSO₃^－)＋2c(H₂SO₃)

粒子的浓度大小排列顺序：

c(Na^＋)＞ c(SO₃^2－)＞ c(OH^－)＞c(HSO₃^－)＞c(H₂SO₃) ＞c(H^＋)。

(5)电荷守恒：

c(Na^＋)＋c(H^＋)=2c(SO₃^2－)＋c(HSO₃^－)＋c(OH^－)

物料守恒：

c(Na^＋)=c(SO₃^2－) ＋c(HSO₃^－)＋c(H₂SO₃)

质子守恒：

c(H^＋)＋c(H₂SO₃) = c(OH^－)＋c(SO₃^2－)

粒子的浓度大小排列顺序：

c(Na^＋) ＞ c(HSO₃^－)＞c(H^＋)＞c(SO₃^2－)＞ c(OH^－)＞ c(H₂SO₃)。

(6)电荷守恒：

c(NH₄^＋)＋c(H^＋)=c(Cl^－) ＋ c(OH^－)

物料守恒：

2c(Cl^－) = c(NH₄^＋)＋c(NH₃•H₂O)

质子守恒：

c(OH^－)－c(H^＋)= c(Cl^－)－ c(NH₃•H₂O)= c(NH₄^＋)－c(Cl^－)=[c(NH₄^＋)－c(NH₃•H₂O)]/2

粒子的浓度大小排列顺序：

c(NH₄^＋)＞c(Cl^－)＞ c(NH₃•H₂O) ＞c(OH^－)＞c(H^＋)

(7)电荷守恒：

c(NH₄^＋)＋c(H^＋)=2c(CO₃^2－)＋c(HCO₃^－)＋c(OH^－)

物料守恒：

c(NH₄^＋) ＋ c(NH₃•H₂O)=2[c(CO₃^2－)＋c(HCO₃^－)＋c(H₂CO₃)]

质子守恒：

c(H^＋)＋ c(HCO₃^－)＋2c(H₂CO₃)= c(OH^－) ＋c(NH₃•H₂O)

粒子的浓度大小排列顺序：需要平衡常数才能写。