电荷守恒介绍
电荷守恒和物料守恒,质子守恒一样同为溶液中的三大守恒关系。
1. 化合物中元素正负化合价代数和为零
2.指溶液必须保持电中性,即溶液中所有阳离子所带的电荷数等于所有阴离子所带的电荷数
3.除六大强酸,四大强碱外都水解,多元弱酸部分水解。产物中有部分水解时产物
4.这个离子所带的电荷数是多少,离子前写几。
例如:NaHCO3: c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO3 2-)因为碳酸根为带两个单位的负电荷,所以碳酸根前有一个2。
例如:在 0.1mol/L 下列溶液中
Ⅰ.CH3COONa:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
Ⅱ.Na2CO3:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32- )
Ⅲ.NaHCO3:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
Ⅳ.Na3PO4:c(Na+)+c(H+)=3c(PO4 3-)+2c(HPO4 2-)+c(H2PO4-)+c(OH-)
物料守恒
⒈ 含特定元素的微粒(离子或分子)守恒
⒉ 不同元素间形成的特定微粒比守恒
⒊ 特定微粒的来源关系守恒
例1:在0.1mol/LNa3PO4溶液中:
根据P元素形成微粒总量守恒有:
c[PO43-]+c[HPO42-]+c[H2PO4-]+c[H3PO4]=0.1mol/L
根据Na与P形成微粒的关系有:
c[Na+]=3c[PO43-]+3c[HPO42-]+3c[H2PO4-]+3c[H3PO4]
根据H2O电离出的H+与OH-守恒有:
c[OH-]=c[HPO42-]+2c[H2PO4-]+3c[H3PO4]+c[H+]
例2:NaHCO3 溶液中
c(Na+)等于碳酸氢根离子的浓度,电离水解后,碳酸氢根以三种形式存在
所以C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 这个式子叫物料守恒
再例如,Na2CO3溶液中,
c(Na+)等于碳酸根离子的浓度2倍,电离水解后,碳酸根以三种形式存在
所以有 C(Na+)= 2【C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)】
质子守恒
也可以由电荷守恒和物料守恒关系联立得到
例如:Na2CO3溶液
①电荷守恒: C(Na+) +C(H+)===C(OH-) +2C(CO32-) +C(HCO3-) 正电荷=负电荷
② 物料守恒: C(Na+)= 2C(CO32-) +2C(HCO3-) +2C(H2CO3)
①-②得 质子守恒: C(OH-) =C(H+) +C(HCO3-) +2C(H2CO3) 水电离出的H+ =OH-
NaHCO3 溶液中
存在下列等式
① c(H+)+c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
② c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3){物料守恒}
方法一:两式相减①-②得
c(H+)= c(OH-)-c(H2CO3)+c(CO32-)这个式子叫质子守恒。
方法二:由酸碱质子理论
原始物种:HCO3-,H2O
消耗质子产物H2CO3,产生质子产物CO32-,OH-
c(H+)=c(CO32-)+c(OH-)-c(H2CO3)即c(H+)+c(H2CO3)=c(CO32-)+c(OH-)
关系:剩余的质子数目=产生质子的产物数目-消耗质子的产物数目
直接用酸碱质子理论求质子平衡关系比较简单,但要细心;如果用电荷守恒和物料守恒关系联立得到则比较麻烦,但比较保险
又如NaH2PO4溶液
原始物种:H2PO4-,H2O
消耗质子产物:H3PO4,产生质子产物:HPO42-(产生一个质子),PO43-(产生二个质子),OH-
所以:c(H+)=c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c(H3PO4)
可以用电荷守恒和物料守恒联立验证.
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