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电荷守恒通常是是指溶液中阴离子所带电荷总数总与阳离子所带电荷总数相等或理解为溶液中阴、阳离子所带正负电荷代数和为零,即溶液呈电中性;或指组成物质的阴、阳离子所带电荷代数和为零.溶液中的电荷守恒是溶液的基本性质之一,也是物质构成的基本性质之一,巧妙地利用电荷守恒解题,可起到事半功倍的效果.
一、判断离子浓度关系的正误
利用电荷守恒判断离子浓度关系的正误,是高考中最为常见的考点之一,以下便是根据高考试题改编的利用电荷守恒进行判断的选项.
例1 下列溶液中,有关微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
(A) 25 ℃时,pH=4.75、浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液: c(CH3COO-)+c(OH-) (B) Va L 0.05 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入Vb L 0.05 mol·L-1 KOH溶液,当Va与Vb任意比时:c(K+)+c(H+)=c (OH-)+c(CH3COO-)
(C) 用0.1 mol·L-1的盐酸滴定0.1 mol·L-1的氨水:
c(Cl-)>c(NH+4),c(OH-)>c(H+)
(D) 在等浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中: c(Na+)+c(H+)=c(HCO-3)+c(ClO-)+c(OH-)
解析:利用电荷守恒解题时,应首先确定溶液中存在的各种离子,确定阳离子、阴离子,列出电荷守恒的关系,再做进一步分析.(A)选项中,存在的阳离子为:H+ 、Na+,阴离子为:CH3COO-、OH-,根据电荷守恒有:c(CH3COO-)+c(OH-)=c (Na+)+c(H+),由于溶液呈酸性,说明在混合溶液中,CH3COO H的电离大于CH3COONa的水解,故使溶液中的c(CH3COO-)>c(Na+) >c(CH3COOH),再将电荷守恒中的c(Na+)换成c(CH3COOH),则c(CH3COO-)+c(OH-) =c(Na+)+c(H+) >c(CH3COOH)+c(H+),故(A)是错的.(B)是溶液中的电荷守恒,是正确的;在(C)中,盐酸与氨水反应的体系中只存在Cl-、NH+4、OH-、H+,若c(Cl-)>c(NH+4),c(OH-)>c(H+),则溶液中的c(Cl-)+ c(OH-)>c(NH+4)+c(H+),不符合电荷守恒,(C)是错误的;在等浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中,含有的阳离子有H+ 、Na+,阴离子主要有HCO-3、ClO-、OH-及CO2-3,(D)选项中没有包含CO2-3,正确的应是:c(Na+)+c(H+)=c(HCO-3)+c(ClO-)+c(OH-)+2 c(CO2-3).
答案:(B)
其实,溶液中的电荷守恒不仅仅可用于离子浓度关系的正误判断,利用溶液中的电荷守恒在其他方面也有广泛的应用.
二、比较不同溶液中离子总数的大小
例2 已知HF、HCN的水溶液均是弱酸,且HF的酸性比HCN的酸性强,现有物质的量浓度和体积均相同的两种溶液,已知NaF溶液中离子数目为N1,NaCN 溶液的离子数目为N2,下列关系中正确的是( )
(A) N1=N2 (B) N1>N2
(C) N1 c(CN-)
解析:本题是一道考查不同盐在水溶液中水解情况的试题,不只考查对水解影响因素的理解,还考查了水解后溶液中离子总数的大小比较,若从溶液中离子的电荷守恒结合水解后溶液的酸碱性强弱进行比较,则比较容易.
NaF、NaCN均属强碱弱酸盐,在水中均能发生水解,根据酸性越弱其对应的酸根水解程度越大不难得出,CN-水解的程度比F-水解的程度大,CN-水解的多,溶液中c(F-)> c(CN-),选项(D)是正确的.
在比较离子总数时,从其水解方程式进行比较,F-、CN-在水中均能发生水解:
F-+H2OHF+OH-
CN-+H2OHCN+OH-
水解中,1个F-或CN-水解后生成1个OH-,表面上看,似乎溶液中的总离子数与水解的强弱无关,不发生变化,误认为(A)正确,造成错选.
虽然从盐的水解及水溶液中水的电离进行分析,能够分析答案,但难度较大,容易出错,若能利用溶液中电荷守恒进行分析,则要简单的得多.
在NaF溶液存在的离子分别为:Na+、H+、OH-、F-,根据溶液中存在的电荷守恒有:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(F-),则有:2c(Na+)+2c(H+)=c(Na+)+c(H+)+c(OH-)+c(F-)=N1;同理,在NaCN溶液存在的电荷守恒有:2c(Na+)+2c(H+)=c(Na+)+c(H+)+c(OH-)+c(CN-)=N2,由于两溶液中的Na+相同,但由于CN-在溶液中水解程度比F-大,NaCN溶液的碱性比NaF溶液的碱性强,故NaCN溶液中的c(H+)比NaF溶液小,故有2c(Na+)NaF+2c(H+)NaF>2c(Na+)NaCN+2c(H+)NaCN,即有N1>N2.
答案:(D)
江苏省新海高级中学(222006)
一、判断离子浓度关系的正误
利用电荷守恒判断离子浓度关系的正误,是高考中最为常见的考点之一,以下便是根据高考试题改编的利用电荷守恒进行判断的选项.
例1 下列溶液中,有关微粒的物质的量浓度关系正确的是( )
(A) 25 ℃时,pH=4.75、浓度均为0.1 mol·L-1的CH3COOH、CH3COONa混合溶液: c(CH3COO-)+c(OH-)
(C) 用0.1 mol·L-1的盐酸滴定0.1 mol·L-1的氨水:
c(Cl-)>c(NH+4),c(OH-)>c(H+)
(D) 在等浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中: c(Na+)+c(H+)=c(HCO-3)+c(ClO-)+c(OH-)
解析:利用电荷守恒解题时,应首先确定溶液中存在的各种离子,确定阳离子、阴离子,列出电荷守恒的关系,再做进一步分析.(A)选项中,存在的阳离子为:H+ 、Na+,阴离子为:CH3COO-、OH-,根据电荷守恒有:c(CH3COO-)+c(OH-)=c (Na+)+c(H+),由于溶液呈酸性,说明在混合溶液中,CH3COO H的电离大于CH3COONa的水解,故使溶液中的c(CH3COO-)>c(Na+) >c(CH3COOH),再将电荷守恒中的c(Na+)换成c(CH3COOH),则c(CH3COO-)+c(OH-) =c(Na+)+c(H+) >c(CH3COOH)+c(H+),故(A)是错的.(B)是溶液中的电荷守恒,是正确的;在(C)中,盐酸与氨水反应的体系中只存在Cl-、NH+4、OH-、H+,若c(Cl-)>c(NH+4),c(OH-)>c(H+),则溶液中的c(Cl-)+ c(OH-)>c(NH+4)+c(H+),不符合电荷守恒,(C)是错误的;在等浓度的NaClO、NaHCO3混合溶液中,含有的阳离子有H+ 、Na+,阴离子主要有HCO-3、ClO-、OH-及CO2-3,(D)选项中没有包含CO2-3,正确的应是:c(Na+)+c(H+)=c(HCO-3)+c(ClO-)+c(OH-)+2 c(CO2-3).
答案:(B)
其实,溶液中的电荷守恒不仅仅可用于离子浓度关系的正误判断,利用溶液中的电荷守恒在其他方面也有广泛的应用.
二、比较不同溶液中离子总数的大小
例2 已知HF、HCN的水溶液均是弱酸,且HF的酸性比HCN的酸性强,现有物质的量浓度和体积均相同的两种溶液,已知NaF溶液中离子数目为N1,NaCN 溶液的离子数目为N2,下列关系中正确的是( )
(A) N1=N2 (B) N1>N2
(C) N1 c(CN-)
解析:本题是一道考查不同盐在水溶液中水解情况的试题,不只考查对水解影响因素的理解,还考查了水解后溶液中离子总数的大小比较,若从溶液中离子的电荷守恒结合水解后溶液的酸碱性强弱进行比较,则比较容易.
NaF、NaCN均属强碱弱酸盐,在水中均能发生水解,根据酸性越弱其对应的酸根水解程度越大不难得出,CN-水解的程度比F-水解的程度大,CN-水解的多,溶液中c(F-)> c(CN-),选项(D)是正确的.
在比较离子总数时,从其水解方程式进行比较,F-、CN-在水中均能发生水解:
F-+H2OHF+OH-
CN-+H2OHCN+OH-
水解中,1个F-或CN-水解后生成1个OH-,表面上看,似乎溶液中的总离子数与水解的强弱无关,不发生变化,误认为(A)正确,造成错选.
虽然从盐的水解及水溶液中水的电离进行分析,能够分析答案,但难度较大,容易出错,若能利用溶液中电荷守恒进行分析,则要简单的得多.
在NaF溶液存在的离子分别为:Na+、H+、OH-、F-,根据溶液中存在的电荷守恒有:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(F-),则有:2c(Na+)+2c(H+)=c(Na+)+c(H+)+c(OH-)+c(F-)=N1;同理,在NaCN溶液存在的电荷守恒有:2c(Na+)+2c(H+)=c(Na+)+c(H+)+c(OH-)+c(CN-)=N2,由于两溶液中的Na+相同,但由于CN-在溶液中水解程度比F-大,NaCN溶液的碱性比NaF溶液的碱性强,故NaCN溶液中的c(H+)比NaF溶液小,故有2c(Na+)NaF+2c(H+)NaF>2c(Na+)NaCN+2c(H+)NaCN,即有N1>N2.
答案:(D)
江苏省新海高级中学(222006)