電荷守恒定律:
電荷既不能被創造,也不能被消滅,只能從一個物體轉移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分;在轉移的過程中,電荷的總量保持不變,當一個系統與外界沒有電荷交換時,系統電荷的代數和嘩俯糕謊蕹荷革捅宮拉總是保持不變的
一、電荷守恒的基本內容
在離子化合物(或溶液)中,陰離子所帶負電荷總數=陽離子所帶正電荷總數。
根據這一基本內容,它可以根據物質中正負電荷的物質的量,計算出陰、陽離子的物質的量之間的關系式;它也可以根據單位體積溶液中電荷的物質的量求算出陰、陽離子的物質的量濃度之間的關系式。
二、高考中電荷守恒的應用
1、溶液中陰、陽離子濃度的關系判斷
[例1](08廣東卷)鹽酸、醋酸和碳酸氫鈉是生活中常見的物質。下列表述正確的是( )。
A.在NaHCO3溶液中加入與其等物質的量的NaOH,溶液中的陰離子只有CO32-和OH-
B.NaHCO3溶液中:e(H+)+e(H2CO3)=c(OH-)
C.10 mL 0.10 mol·L-1CH3COOH溶液加入等物質的量的NaOH后,溶液中離子的濃度由大到小的順序是:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.中和體積與pH都相同的HCl溶液和CH3COOH溶液所消耗的NaOH物質的量相同
解析:根據電荷守恒 :c(H+)+c(Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
物料守恒:c(Na+)=c(HCO3-)+ c(CO32-)+c(H2CO3)
兩式相減得 :c(H+)+c(H2CO3)=c(CO32-)+c(OH-) 所以B錯誤。
答案:C
[例2](08天津卷)醋酸溶液中存在電離平衡CH3COOHH++CH3COO-,下列敘述不正確的是( )
A.醋酸溶液中離子濃度的關系滿足:c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)
B.0.10 mol/L的CH3COOH溶液中加水稀釋,溶液中c(OH-)減小
C.CH3COOH溶液中加少量的CH3COONa固體,平衡逆向移動
D.常溫下pH=2的CH3COOH溶液與pH=12的NaOH溶液等體積混合后,溶液的pH<7
解析:根據電荷守恒,選項A中的等量關系成立
答案:B。
2、判斷離子方程式的正誤
在判斷一個離子方程式的時候,我們往往要從三個方面來判斷的正誤:
(1)質量守恒:反應前后原子的種類和個數是否相等;
(2)電荷守恒:陰離子所帶負電荷總數是否等于陽離子所帶正電荷總數
(3)電子守恒:如果離子反應是一個氧化還原反應的話,還要檢查反應前后電子得失的總數是否相等。
[例1](08海南卷)下列離子方程式正確的是( )
解析:選項A中方程式兩邊的電荷不守恒;選項C中得失電子數目不等。
答案:B、D。
[例2](08江蘇卷)下列文字表述與反應方程式對應且正確的是( )
A.溴乙烷中滴入AgNO3溶液檢驗其中的溴元素:Br-+Ag+==AgBr↓
B.用醋酸除去水垢:CaCO3 + 2H+==Ca2+ + H2O + CO2↑
C.利用腐蝕法制作印刷線路板:Fe3+ + Cu == Fe2+ + Cu2+
D.實驗室用液溴和苯在催化劑作用下制溴苯:
解析:選項A中要檢驗溴乙烷中的溴原子,必須先將溴乙烷在NaOH溶液中水解,然后用過量的HNO3綜合NaOH溶液,再加入AgNO3。選項B中CH3COOH為弱酸,在離子方程式中不能改寫;選項C中離子方程式的得失電子不守恒和電荷不守恒。
答案:D。
[例3](08廣東卷)下列反應的離子方程式正確的是( )。
A.鈉與水的反應:Na+H2O=Na++OH-+H2↑
B.氯氣與水反應:Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
C.氫氧化鋁中和胃酸:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
D.用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板:Fe++Cu=Fe2++Cu2+
解析:選項A中此反應的電子不守恒,方程式兩邊的H原子個數也不相等;選項B中
Cl2+H2OHCl+HClO,由于HClO為弱酸,所以在離子方程式中不能改寫;選項D中離子方程式中的電荷不守恒,得失電子也不守恒。
答案:C
3、溶液中離子濃度的計算
[例1](08四川卷)在Al2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入b mol的BaCl2,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀;如加入足量強堿并加熱可得到c mol NH3,則原溶液中的Al3+的濃度(mol/L)為( )
A. B. C. D.
解析:由于NH3的物質的量為c mol,由原子守恒和電荷守恒得:(NH4)2SO4的物質的量為 mol,反應時用去的BaCl2的物質的量也為 mol,剩余的BaCl2為(b-) mol,則Al2(SO4)3中的SO42-的物質的量也為(b-)mol,由電荷守恒得:n(Al3+)×3=(b-)×2,所以c(Al3+)= mol/L。
答案:C。