化学作为21世纪中自然科学(实验科学)里的中心学科,是学好相关学科所必备的基础与工具。具体来说,选IB化学可以为在大学里选修营养学、药学、生物学和环境科学等专业打下扎实的知识基础。电解质溶液中存在着电荷守恒、物料守恒和质子守恒。
1、电荷守恒:
电解质溶液中无论存在多少种离子,溶液总是呈电中性的,即阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带的负电荷总数。
步骤:先写出有关离子方程式,再找到所有离子,再列等式。
(1)首先根据Na2CO3溶液中存在的电离方程式和水解方程式找出所有的阳离子和阴离子:
Na2CO3=2Na++CO32-
H2O⇌H++OH-
CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-
HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-
阳离子:Na+、H+,阴离子:OH—、HCO3-、CO32-;
(2)其次我们要明白电荷数与离子数之间的关系,比如:Na+所带正电荷总数,等于Na+数;而CO32-所带的负电荷数,等于CO32-数的2倍。我们可以写出关系式了。
∴c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
2、物料守恒
(即原子个数守恒或质量守恒)
某原子的总量(或总浓度)=其以各种形式存在的所有微粒的量(或浓度)之和。
一般常用到的有关物料守恒的关系式包括三类:
(1)不同元素间形成的特定微粒比守恒
步骤:先写出有关离子方程式,再找到所有离子,列出溶质离子的数目的关系。
Na2CO3=2Na++CO32-
H2O⇌H++OH-
CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-
HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-
若无水解,则c(Na+)=2c(CO32-)
∴c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)]
解释:如Na2CO3溶液中CO32-、HCO3-都能水解,故碳元素以CO32-、HCO3-、H2CO3三种形式存在,Na2CO3中Na与C的原子个数比为2:1,所以它们之间物料守恒关系为:c(Na+)=2[c(HCO3-)+c(CO32-)+ c(H2CO3)]。
注意:把所有含这种元素的粒子都要考虑在内,可以是离子,也可以是分子。
3、质子守恒
依据:水电离出的H+浓度与OH-浓度相等。
步骤:依据图示使得到质子(H+)后的产物=失去质子(H+)后的产物
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