2.电 荷 守 恒
更新时间:2023-12-30 09:29:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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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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