对溶液中三个守恒理解的再补充

对溶液中三个守恒理解的再补充

问题的提出

电解质溶液中的守恒原理是无机化学的重点、难点内容，也是历年考查的热点内容之一。但在现行教材中，并未过多的涉及该方面的内容，而一些刊物、教辅上对三个守恒的理解也是各有说法，笔者现就溶液中的守恒原理进行分析，提出自己的理解，不妥之处，敬请批评改正。

溶液中的三个守恒关系 1.电荷守恒

电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液总显电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。

2.物料守恒

电解质溶液中，由于某些离子能水解或电离，离子种类增多，但某些关键性的原子总是守恒。(特定元素存在方式＝特定元素存在方式)

3.质子守恒

关于质子守恒及其书写，现行的部分教辅说法不一，经笔者总结，目前教辅关于质子守恒的说法主要有三个方面：

⑴质子守恒最终可通过电荷守恒式及物料守恒式联立推导得出 ⑵依据水的电离H2O?H+＋OH-，水电离的[H+]、[OH-]始终是相等的。在电解质溶液中，虽然由于某些离子的水解或电离导致水的离

子平衡移动。但无论溶液中该H+和OH-以什么形式存在，由水电离的[H+]、[OH-]永远相等。

⑶电解质溶液中分子或离子得到或失去质子n(H+)相等。(得质子数＝失质子数)

对三大守恒理解的再补充 1.电荷守恒

1.广义上的电荷守恒还包括物质间电子(或电荷)的得失关系，一个特定的体系中，得失电子的物质的量始终相等(即得e-数＝失e-数)，正、负电荷总是同时出现的。如溶液体系中，正电荷始终等于负电荷，无论正电荷和负电荷以什么“形式”存在。

2.物料守恒

电解质溶液中，某些关键性的元素种类、比例、数目总是守恒。故无论特定元素以什么方式存在，这些存在的物质间所转移的电子(或电荷)始终恒等于特定元素的间电子(或电荷)的转移量。(与化学系数成比例)

3.质子守恒

依据目前几个关于质子守恒的说法，分别进行分析总结： ⑴关于利用电荷守恒式和物料守恒式叠加书写质子守恒是的解释较为复杂，本文将在后面展开阐述。

⑵根据水电离的[H+]、[OH-]始终是相等的，可看出质子守恒是相对于水(即溶剂)的物料守恒。(其书写方法相当于书写H2O的物料守恒：H+存在方式＝OH-存在方式)

⑶溶液中得失质子数相等，而质子(H+)广义上即为正电荷，即亦可以把质子守恒看作是特殊的电荷守恒。(可作为“零标准”法书写质子守恒的依据)

⑷笔者在单独利用上述⑵、⑶观点作为书写某些溶液(如：NaHCO3、FeCl3等)的依据时，发现存在一定的不方便。笔者通过⑵、⑶共同分析，得到结论：在利用“零标准”法书写物料守恒式时，依据H+和OH-守恒，且溶液中粒子以水合方式存在，广义上失去H+(正电荷)相当于结合了OH-(负电荷)。

三大守恒的统一性——质量守恒(物质不灭定律)

质子守恒提出：在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量保持不变，变化不能产生或消除物质，只是改变了物质的结构或存在方式。广义而言，电荷守恒、物料守恒、质子守恒都是质量守恒不同“参考”体系中的不同表达。

三种守恒的关系

在关于利用电荷守恒式、物料守恒式联立推导出质子守恒这一方法的原理上，并未见过该方面的详细资料，有的则以解释为“巧合”。但在笔者在对三个守恒的理解和分析的基础上，认为该方法具有一定的理论依据性。

笔者采用了利用物料守恒及质子守恒联立推导电荷守恒的方式，以NaHCO3为例进行推导：

NaHCO3：(H+广义上作为正电荷，OH-、e-广义上作为负电荷)

各微粒得失电荷—→电荷守恒： [H+] ＝＝ [OH-]＋[HCO3-] ＋ 2[CO32-]

分析上述推导：物料守恒表达了溶质的电子得失，质子守恒表达了溶剂的电子得失，根据质量守恒定律，溶质与溶剂间互相得失的电荷相等，故叠加后推导出溶液中正电荷与负电荷的“存在方式”，即得到电子守恒式。

守恒的关系的利用及再推导

一些资料指出，质子守恒式的书写仅适用与单一参与质子转移的一种溶质。笔者以等浓度等体积的NaAc和HAc溶液混合的得到的混合溶液，书写出该混合溶液的三种守恒关系：

⑴叠加法：

①电荷守恒：[Na+] ＋ [H+] ＝＝ [Ac-] ＋ [OH-] ②物料守恒：[HAc] ＋ [Ac-] ＝＝ 2[Na+]

③上述式子叠加→质子守恒：2[H+] ＋ [HAc] ＝＝ [Ac-] ＋ 2[OH-] ⑵“零标准”法：

错误做法(单框图)：

[HAc] ＋ [H+] ＝＝ [Ac-] ＋ [OH-]

式子中[HAc]和[Ac-]是参与了质子转移的HAc和Ac-浓度，与此时溶液中HAc和NaAc中的HAc和Ac-不相等。

正解：

叠加：2[H+] ＋ [HAc] ＝＝ [Ac-] ＋ 2[OH-]

上述式子与③相同，正确的表达了混合溶液中的质子守恒关系

结论：上述分析说明，可以通过叠加法简介的验证“零标准”法，并推导出结论“对于非单一参与质子转移的溶质，在用?零标准?法书写质子守恒式时应采用多框图的做法”。

参考文献：

吴芳、肖继.全析质子守恒[J].中学化学.2009.10

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qwat.html