2.电 荷 守 恒

守恒计算问题 守恒计算问题是指利用某种量的相等关系进行技巧计算的一类问题，它是矛盾对立面的统一，是一种宏观稳定的湮灭计算；从微观来看是电子、原子的行为，从宏观来看是化合价

??? 化合价，原子 ?对应??? 质量?。它的一般解题方法是设一个未和质量的结果?电子 ?对应知数，解一元一次方程。守恒问题包括总质量守恒、电荷守恒、电子守恒、原子守恒和总价数相等关系，下面分别讨论之。

二．电 荷 守 恒 2、离子反应

由于离子反应方程式并不包括所有的离子，从反应的离子来看，反应后也可能出现带电在离子方程式中，反应的离子电荷总数一定等于反应后生成的离子电荷总数。 1．在一定条件下，RO3和I 发生反应的离子方程式如下：

－

的离子，因而电荷守恒可以这样来描述：

n?n?－－

RO3 ＋ 6I ＋6H+ ＝ R ＋ 3I2 ＋ 3H2O n?(1) RO3中R元素的化合价是_________；

(2) R元素的原子最外层的电子数是___________。(MCE94)

解析：(1) 根据电荷守恒得：??n?＋6×(?1)＋6×1＝?1，n＝5。中，R应为＋5价。(2) 有

学生误认为中R的最外层电子数为5，实际上R是8电子稳定结构，故R原

－

子为8－1＝7。也可以这样分析 — N? 是不正确的，中有ⅤA族的应与此不同。

3、溶液反应

和ⅦA族的。?3? 如果从电子得失守恒来考虑，其算式

由于两种或几种电解质发生反应后，溶液仍为电中性，因此必须弄清反应后溶液中存在

的电解质或阴阳离子，再按电中性原理进行计算。

1．某混合溶液中MgCl2的浓度为2 mol / L，AlCl3的浓度为3 mol / L，将此溶液200 mL解：反应结束后，溶液中溶质为NaCl和NaAlO2，根据阴阳离子电荷守恒，有： n?Na+?＝n?Al3+?＋n?Cl??

设需加入NaOH溶液的体积为x，

1?6 mol / L×x＝3×2 mol / L＋3×3×0?2 L＋2×2×0?2 L x＝2 L

答：需要2 L NaOH溶液。

2．把氢氧化钠溶液或氨水滴入同浓度(mol / L)的硫酸铜溶液中即有沉淀生成。由实验得知：当碱溶液和硫酸铜溶液的体积比为1.5∶1时，残留在溶液中的Cu2+量极小(可认为铜离子全部进入沉淀)。此时所生成沉淀的化学式是________________。

解析：(1) 用化学方程式求解。4CuSO4 ＋6NaOH＝3Cu(OH)2＋CuSO4＋3NaSO4 ,由于溶液中无铜离子，故应沉淀出3Cu(OH)2·CuSO4 。(2) 用电荷守恒计算。由2Cu2+ 与3OH 知，

－

中的Mg2+完全沉淀，需加入1?6 mol / L的NaOH溶液的体积多少？

两者不相等，还应有阴离子，而溶液中只有了，故应为4Cu2+、6OH和

－

了。

3．在一种一元强碱MOH溶液中加入一种一元酸HA溶液，反应后溶液呈中性。甲同学认为溶液中c?A?＝c?M+?；而乙同学认为c?A?和c?M+?可能相等，也可能不等。你认为正确

－

－

的是______同学。理由是_____________________________________________________。

解答：甲。因为溶液中存在M+、A、H+、OH四种离子，c?M+?＋c?H+?＝c?OH??＋c?A??。

－

－

因为溶液是中性，且溶液中c?H+ ?＝c?OH??，故c?A??＝c?M+?。

4．常温下，把氨水滴到盐酸中，当c?( B )

?＝c?Cl??时，混合溶液的pH为

A. ＞ 7 B. ＝ 7 C. ＜ 7 D. 无法判断

解析：在溶液中c?H+?＋c??＝c?Cl??＋c?OH??，由于c??＝

c?Cl??，所以c?H+?＝c?OH??，pH ＝7，故应选B。

5．在硫酸铝、硫酸钾、明矾三种物质组成的混合溶液中，当末( B )

原

溶

液

中

K+

浓

度

的浓度为0.20 mol / L时，加入等体积0.20 mol / L的KOH溶液，使生成的白色沉淀恰好完全溶解，那

是

A. 0.20 mol / L B. 0.25 mol / L C. 0.225 mol / L D. 0.45 mol / L

解析：Al3+

，溶液中为K+、、， Al3+

4OH

－

0.05 0.20 0.20×1＋C(K+)×1 ＝ 0.20×2＋0.05×1

(K+) (L，应选B。

) () c(K+)＝0.25 mol /

6．已知某H2SO4、FeSO4、Fe2?SO4?3混合溶液100 mL，其中阳离子浓度相等，

浓度为6 mol / L，此溶液中还可溶解铁粉的质量为

? A ?

A? 11?2 g

B?16?8 g

C? 33?6 g

D? 5?6 g

解析：根据电中性原理，可得：c?H+?＋2c?Fe2+?＋3c?Fe3+?＝2c??。又由于

c?H+?＝c?Fe2+?＝c?Fe3+?，则6 c?H+?＝2×6，c?H+?＝2 mol / L。能溶解铁粉的质量为：56 g / mol?2 mol / L×0?1 L×0?5＋2 mol / L×0?1 L×0?5?×56 g / mol＝11?2 g。故应选A。

17．往100 mL溴化亚铁溶液中缓慢通入2.24 L(标准状况)氯气，反应完成后溶液中有的

3溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度。

解法一：电子守恒法。由提示知，还原性：Fe2+＞Br，Br已部分被氧化，故Fe2+已全

－

－

部被氧化。

设原FeBr2的物质的量浓度为x，根据氧化还原反应中，得电子总数等于失电子总数，可得：

2.24L1(x＋2x× )×0.1 L×1＝2× x＝1.2 mol·L?1 -1322.4L?mol

解法二：电中性法。反应后所得溶液中的离子有Fe3+、Cl? 和Br(剩余－

)。

3x＝x×2＋2×

2.24L22.4L?mol-1，x＝1.2 mol·L1。

－

8．某地酸雨经检验，除H+ 和OH外，还有Na+、Cl?、－

、，其物质的量浓度依次为：c?Na+?＝7.0×10?6 mol / L、c?Cl??＝3.5×10?5 mol / L、

c?(答：5)

?＝2.3×10?5 mol / L、c??＝2.5×10?6 mol / L。则酸雨的pH

值为________________。

4、晶体结构

在离子晶体中，存在着阴、阳离子，也适合于电中性原理，即：阴离子电荷总数等于阳

离子电荷总数。

1．某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为Al2?OH?nClm·yH2O，式中m等于 ?MCE2000?20? ? B ? A．3－n B．6－n C．6＋n D．3＋n

解析：可用电荷守恒。2×3＋??1?×n＋??1?×m＝0，m＝6－n。 2．(1) 中学教材上图示了NaCl晶体结构，它

向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2的

－

核间距离为a×108cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7 g·mol1)

－

－

(2) 天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在

如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被Ni3+两个所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni0.97O，试计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。?MCE99?33?

解： (1) 1 cm3中阴、阳离子总数＝(1 cm3中Ni2+—O2离子对数＝(

－

1.00cma?10cm-8)3

1.00cma?10-8cm)3×

1 2

-8密度＝a?10cm(1.00cm)3cm3?74.7g?mol-12?6.02?1023mol-1－

＝

62.0a3g·cm3

－

(说明： 式中6.02×1023 mol1用NA代入，即： 密度＝a?10cm(1.00cm-8)3cm3?74.7g?mol-12NA

同样正确)

(2) 设1 mol中含Ni3+x mol，Ni2+ (0.97－x)mol 根据电中性：3x mol＋2(0.97－x)mol＝2×1 mol x＝0.06

Ni2+ 为(0.97－x)mol＝0.91 mol

离子数之比Ni3+∶Ni2+＝0.06∶0.91＝6∶91 数

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