“守恒思想”在電解質(zhì)溶液中應(yīng)用

　　“守恒”思想是化學(xué)學(xué)科重要的思想之一，它是以定量的角度觀察化學(xué)世界，在高中化學(xué)教學(xué)中是十分常用的一種解決問題的方法，是高中生在化學(xué)學(xué)習(xí)當(dāng)中必須要掌握的一種能力，也是近年來高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。運(yùn)用“守恒”的方法來解決學(xué)習(xí)中遇到的實(shí)際問題，能讓原本復(fù)雜的問題變得簡(jiǎn)單化。在高中化學(xué)教學(xué)中，“守恒”的方法主要可以分為能量守恒、質(zhì)量守恒、電子（電荷）守恒等，下面以電解質(zhì)溶液為載體，闡述了如何運(yùn)用“守恒”思想來解答學(xué)習(xí)中遇到的問題。
　　一、利用電子，電荷守恒及元素守恒解決電解質(zhì)溶液中離子方程式的書寫問題
　　1.指導(dǎo)判斷離子方式書寫是否正確
　　離子方程式書寫判斷正誤是高考選擇題的熱點(diǎn)之一，也是高中化學(xué)考察離子反應(yīng)的常規(guī)題型。很多同學(xué)沒有方法，盡管練習(xí)了很多，但準(zhǔn)確率仍然不高。如何入手，涉及的點(diǎn)很多，要有元素化合物的知識(shí)做基墊，但離子反應(yīng)是否符合電荷守恒及元素守恒，若是氧化還原反應(yīng)是否符合得失電子是否守恒，這是判斷離子方程式正確與否的重要依據(jù)。
　　例1下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是（2016年江蘇高考卷5題）
　　A.將銅插入稀硝酸中：Cu+4H++2NO3–===Cu2++2NO2↑+H2O
　　B.向Fe2（SO4）3溶液中加入過量鐵粉：Fe3++Fe===2Fe2+
　　C.向Al2（SO4）3溶液中加入過量氨水：Al3++3NH3·H2O===Al（OH）3↓+3NH4+
　　D.向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸：Na2SiO3+2H+===H2SiO3↓+2Na+
　　分析：A，B選項(xiàng)涉及的是在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)：A選項(xiàng)不僅違背了化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，同時(shí)H，O兩元素均不守恒，A項(xiàng)錯(cuò)；B選項(xiàng)違背了得失電子守恒及電荷守恒，B項(xiàng)錯(cuò)；C選型電荷及元素均守恒，改寫也正確，C項(xiàng)正確；D選項(xiàng)Na2SiO3是強(qiáng)電解質(zhì)，要寫成離子，D項(xiàng)錯(cuò)。任何離子反應(yīng)均要遵循電荷守恒及元素守恒，氧化還原反應(yīng)還應(yīng)當(dāng)遵循得失電子守恒。
　　2.指導(dǎo)電解質(zhì)溶液中離子方程式的書寫
　　高考試卷中，離子方程式的書寫越來越靈活，題目常以工藝流程，工藝生產(chǎn)為載體，根據(jù)條件書寫，對(duì)于考生是難點(diǎn).用得失電子守恒，電荷及元素守恒進(jìn)行指導(dǎo)，是書寫離子反應(yīng)書寫的重要法寶。
　　例2. +6價(jià)鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2O72?還原成Cr3+，反應(yīng)的離子方程式為（2016年新課標(biāo)1卷27題節(jié)選）
　　分析：該題目考察的是電解質(zhì)在溶液中反生的氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫，首先按氧化還原的書寫方法寫出氧化劑，還原劑，氧化產(chǎn)物，還原產(chǎn)物組成氧化還原反應(yīng)的主要物質(zhì)，接著用得失電子守恒配平，讓該反應(yīng)遵循得失電子守恒，表示如下：3HSO3- + Cr2O72? =3SO42-+ 2Cr3+，最后用（H+）及（H2O）配平該反應(yīng)，讓該反應(yīng)遵循電荷守恒及元素守恒。表示為5H++3HSO3- + Cr2O72? =3SO42-+ 2Cr3++4H2O.，對(duì)于這種在溶液中發(fā)生的較為復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)，用守恒思想來指導(dǎo)書寫，反應(yīng)變得容易很多。
　　二、用“三大守恒”解決電解質(zhì)溶液中的離子濃度的關(guān)系問題
　　1.電解質(zhì)溶液中的“三大守恒”分析
　　電荷守恒規(guī)律：電解質(zhì)溶液中，不論存在多少種離子，溶液總是呈電中性的，即陰離子所帶負(fù)電荷的總數(shù)一定等于陽離子所帶正電荷總數(shù).例如：Na2CO3溶液中存在著：Na+、H+、HCO3-、CO32-、OH-，必然有如下關(guān)系：c（Na+） + c（H+） = c（HCO3-） + 2c（CO32-） + c（OH-）。
　　物料守恒規(guī)律：電解質(zhì)溶液中，某些離子能夠水解，離子的種類增多，但原子總是守恒的。例如：Na2CO3溶液中CO32-可以發(fā)生兩步水解，故C元素CO32-，HCO3-，H2CO3三種形式存在，它們之間的守恒關(guān)系可表示為：c（Na+） = 2c（CO32-） + 2c（HCO3-） + 2c（H2CO3）。
　　質(zhì)子守恒規(guī)律：電解質(zhì)溶液中水電離出H+總數(shù)等于水電離出的OH-總數(shù)。例如：Na2CO3水溶液中的質(zhì)子守恒關(guān)系可表示為：c（H+）+ 2c（H2CO3） +c（HCO3-）=c（OH-）。
　　2.“三大守恒”的應(yīng)用
　　有關(guān)鹽類水解平衡與弱電解質(zhì)電離平衡考察是高考的必考點(diǎn)，其中三大守恒是一個(gè)考察熱點(diǎn)，對(duì)于學(xué)生來說不容易得分。以電解質(zhì)溶液為載體，將鹽類水解與電離平衡的知識(shí)充分融入三大守恒的綜合運(yùn)用及離子濃度大小比較中，構(gòu)成了有關(guān)電解質(zhì)溶液中各離子濃度之間的關(guān)系題型。
　　例3：常溫下，Ka（HCOOH）=1.77×10﹣4，Ka（CH3COOH）=1.75×10﹣5，Kb（NH3·H2O）=1.76×10﹣5，下列說法正確的是（2017年江蘇高考選擇題）
　　A.濃度均為0.1 mol·L﹣1的 HCOONa和NH4Cl 溶液中陽離子的物質(zhì)的量濃度之和：前者大于后者； B.用相同濃度的NaOH溶液分別滴定等體積pH均為3的HCOOH和CH3COOH溶液至終點(diǎn)，消耗NaOH溶液的體積相等； C.0.2 mol·L﹣1 HCOOH 與 0.1 mol·L﹣1 NaOH 等體積混合后的溶液中：c（HCOO﹣）+c（OH﹣）=c（HCOOH）+c（H+）； D.0.2 mol·L﹣1 CH3COONa 與 0.1 mol·L﹣1鹽酸等體積混合后的溶液中（pH<7）：c（CH3COO﹣）>c（Cl﹣）>c（CH3COOH）>c（H+）
　　分析：該題是電解質(zhì)溶液中三大守恒的綜合應(yīng)用。A選項(xiàng)電離平衡常數(shù)越大，其離水解程度越小，根據(jù)電離平衡常數(shù)知，其離子水解程度：CH3COO﹣>NH4+>HCOO﹣，利用電解質(zhì)溶液中存在電荷守恒，得出c（HCOO﹣）+c（OH﹣）=c（Na+）+c（H+）=0.1mol/L+c（H+）；c（NH4+）+c（H+）=c（Cl﹣）+c（OH﹣）=0.1mol/L+c（OH﹣），水解程度NH4+>HCOO﹣，所以前者c（H+）大于后者c（OH﹣），A項(xiàng)正確；B選項(xiàng)pH相同的HCOOH和CH3COOH，其濃度：c（HCOOH）相關(guān)熱詞搜索：電解質(zhì) 守恒 溶液 思想