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        溶液中的粒子守恒之“質(zhì)子守恒”

        2018-11-08 10:06:14虞玲
        速讀·下旬 2018年11期
        關(guān)鍵詞:弱堿弱酸水溶液

        虞玲

        鹽類水解知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,涉及到溶液中的粒子問(wèn)題的時(shí)候,很多學(xué)生的第一反應(yīng)是太難!既有電離又有水解,既有濃度計(jì)算又有濃度大小比較,還有各種各樣的守恒,確實(shí),如果沒(méi)有掌握好里邊的關(guān)系,學(xué)生就好比一頭扎進(jìn)“溶液”的海洋里,萬(wàn)般掙扎而不會(huì)游泳的人一般,只能被淹死。那么,如何才能解決這些問(wèn)題呢?在此,我就關(guān)于溶液中最容易考且最容易出錯(cuò)的“質(zhì)子守恒”作一下講解。

        課本中關(guān)于質(zhì)子守恒的基本概念我們一般有兩種理解。

        第一種理解是:由水電離出的H+總數(shù)永遠(yuǎn)等于由水電離出的OH-總數(shù)。根據(jù)這種理解,我們可以有等式如下:

        在強(qiáng)堿弱酸鹽溶液當(dāng)中有:C(OH-)==C(H+)+C(酸式弱酸根離子)+C(弱酸分子)。

        在強(qiáng)酸弱堿鹽溶液中有:C(H+)==C(OH-)+C(弱堿分子)。

        例如:在Na2CO3的水溶液中,碳酸鈉首先會(huì)完全電離乘Na+和CO32-離子,而任意水溶液中都存在著H2O[]H++OH-,則有水給的H+等于水給的OH-,而CO32-又會(huì)結(jié)合H+形成HCO3-和H2CO3,于是就有等式:

        C(H+)==C(OH-)+C(H2CO3)+C(HCO3-)

        這就是碳酸鈉水溶液中的質(zhì)子守恒。又如在NH4Cl水溶液中同理有質(zhì)子守恒為:

        C(H+)==C(OH-)+C(NH3·H2O)

        第二種理解是:電解質(zhì)溶液中分子或離子得到或失去質(zhì)子(H+)物質(zhì)的量是相等的。根據(jù)這種理解,我們可以有等式如下:

        C(得到H+所得產(chǎn)物)==C(失去H+所得的產(chǎn)物)

        若某產(chǎn)物是得了n個(gè)質(zhì)子得來(lái)的,則該產(chǎn)物的濃度前應(yīng)乘個(gè)n倍系數(shù)。

        例如:在碳酸氫鈉的水溶液中,存在的微粒有如下關(guān)系:

        從表格中可以看出,失去質(zhì)子得到的是CO32-和OH-,而得到質(zhì)子后得的是H2CO3和H3O+(H+),所以有等式:

        C(OH-)+C(CO32-)==C(H+)+C(H2CO3)

        即可以理解為左側(cè)微粒濃度相加等于右側(cè)微粒濃度相加(注意得到(或失去)n個(gè)質(zhì)子才得到的微粒的濃度前應(yīng)乘個(gè)n倍系數(shù))。

        上面兩種理解,第二種更容易寫出質(zhì)子守恒。

        筆者在教學(xué)過(guò)程中,往往是先按概念理解來(lái)講解,可是學(xué)生理解的并不是很好,而學(xué)生應(yīng)用“物料守恒—電荷守恒=質(zhì)子守恒”時(shí),往往因?yàn)楹馁M(fèi)時(shí)間而慌亂寫錯(cuò),所以后來(lái)在教學(xué)中,我總結(jié)出以下方法來(lái)寫質(zhì)子守恒,達(dá)到了事半功倍的效果。

        具體方法如下:以NaH2PO4溶液為例,根據(jù)水解電離知識(shí),我們很快可以羅列出該溶液中的除H2O以外的所有微粒:Na+、H2PO4-、H+、OH-、H3PO4、HPO42-、PO43-

        在所有的微粒中,去除鹽自身電離出的離子后為:H+、OH-、H3PO4、HPO42-、PO43-,然后初寫等式C(H+)==C(OH-),之后把余下的微粒與原始微粒(這個(gè)例子中就是H2PO4-)作對(duì)比,比原始微粒少質(zhì)子的放在C(OH-)的那一邊,少幾個(gè)系數(shù)則為幾,比原始微粒多質(zhì)子的放在C(H+)的那一邊,多幾個(gè)系數(shù)則為幾,于是得到等式為:

        C(H3PO4)+C(H+)==C(OH-)+C(HPO42-)+2C(PO43-)

        這種方法已被實(shí)踐證明好理解好掌握,應(yīng)用起來(lái)正確率也很高。

        以上是針對(duì)單一溶液的質(zhì)子守恒問(wèn)題,可是在實(shí)際應(yīng)用中,我們往往遇到一些特殊的混合溶液,比如等物質(zhì)的量濃度的醋酸和醋酸鈉溶液,它的質(zhì)子守恒又怎么來(lái)寫呢?還是可以用我的簡(jiǎn)便方法。

        方法是:先初寫等式2C(H+)==2C(OH-)【注意這時(shí)系數(shù)為2,你可以理解成兩種水溶液相加】,對(duì)比后添加粒子,此種情況只會(huì)有兩種粒子,弱酸分子和弱酸根(或者弱堿分子和弱堿陽(yáng)離子),根據(jù)電荷一致去放離子,分子放在另一邊。

        則有:

        C(CH3COOH)+2C(H+)==2C(OH-)+C(CH3COO-)

        以上所講方法是筆者的實(shí)踐總結(jié),主要是根據(jù)最常見(jiàn)的教學(xué)內(nèi)容總結(jié)而來(lái),可能對(duì)某些情況不能適用,若有不妥,歡迎批評(píng)指正,感激之至。

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