电解质溶液中三大守恒规律
在电解质溶液里,各粒子浓度间存在着一些等量关系,从不同的角度可以列出不同的等式。
现分析如下:
一、电荷守恒关系
电解质溶液是呈电中性的,在电解质溶液里,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。
据此可以列出阴阳离子的物质的量浓度间的等量关系。
例如,在CH3COONa溶液中,C(Na+)+ C(H+)= C(CH3COO-)+ C(OH-);
在Na2SO4溶液中,C(Na+)+ C(H+)= 2C(SO42-)+ C(OH-);
在Na2CO3溶液中,C(Na+)+ C(H+)= 2 C(CO32-)+C(OH-)+ C(HCO3-)
二、元素守恒关系
电解质溶于水后,要发生电离,有些离子还要发生水解反应,离子的存在形式要发生变化,但元素的物质的量是不变的。
据此可以列出有关的等量关系。
例如,在 Na2CO3 溶液中,钠元素与碳元素的物质的量之比为2:1.钠元素的存在形式为Na+,碳元素的存在形式由于CO32-的部分水解而变为CO32 -、HCO3-和H2CO3 。
由C(钠元素)= 2C(碳元素),即可列出:C(Na+)= 2 C(CO32-)+ 2C(H2CO3)+ 2 C(HCO3-)。
在(NH4)2SO4 溶液中,氮元素与硫元素的物质的量之比为2:1,故C(氮元素)= 2C(硫元素)。
由于NH4+ + H2O≒NH3·H2O + H+,氮元素的存在形式为 NH4+ 和NH3·H2O
所以等量关系为:C(NH4+)+ C(NH3·H2O)= 2C(SO42 -)。
三、质子守恒关系
在盐溶液中,粒子浓度间除了存在电荷守恒关系和元素守恒关系外,还存在一种质子守恒关系。
分析方法是,在盐溶液(酸式盐和碱式盐除外)中, H+ 和OH -都是由水电离出来的,n(H+)= n(OH-)。
盐的离子可能会结合H+ 或OH -发生水解反应,但最终来自水中的H+ 和OH -的物质的量一定相等。
据此可以列出质子守恒关系。
例如,在碳酸钠溶液中,由于发生反应:CO32- + H2O≒HCO3- + OH-,HCO3-+ H2O≒H2CO3 + OH-,使水电离出来的H+的存在形式变为H+、 HCO3- 和H2CO3 。
所以存在等量关系:C(OH-)= C(H+)+2C(H2CO3)+ C(HCO3-)。
总之,在遇到电解质溶液中的等量关系的问题时,应从以上三个方面去分析。
同学们可以根据以上思路,分析一下在Na2S溶液中,粒子的物质的量浓度间存在的等量关系。
结果如下:
(1)电荷守恒关系:C(Na+)+ C(H+)= 2 C(S2-)+C(OH-)+ C(HS-)
(2)元素守恒关系:C(Na+)= 2 C(S2-)+2C(H2S)+2C(HS-)
(3)质子守恒关系:C(OH-)= C(H+)+2C(H2S)+ C(HS-)。