高考化学创新复习知识组块三三个守恒原则.docx
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高考化学创新复习知识组块三三个守恒原则
知识组块三三个守恒原则
命题点
1．熟悉常见元素的化合价。
能根据化合价正确书写化学式（分子式），或根据化学式判断化合价；
2．了解原子构成。
了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系；
3．了解原子结构示意图、分子式、结构式和结构简式的表示方法；
4．能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算；
5．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；
6．了解电解质在水溶液中的电离，以及电解质溶液的导电性；
7．离子浓度大小比较，熟悉溶液中的三个守恒：
电荷守恒、物料守恒和质子守恒及其应用。
关联点
质量守恒、电子守恒、电荷守恒是三个非常重要的原则，在复杂的问题分析及计算中经常使用。
它们之间是一个什么样的关系呢？
下面我们从另一问题入手。
电荷为零的物体或系统称之为电中性，即不显电性，我们把这个涉及物质电现象的基本原则称为电中性原则。
在初中化学，我们就学习了原子结构的内容，原子是由原子核和核外电子构成。
原子核由质子和中子构成的，一个质子带一个单位的正电，中子不带电，电子带一个单位的负电，又由于一个原子中质子数等于核外电子数，所以原子呈电中性。
从微观的角度看，物质是由原子构成的，尽管原子间有电子得失或电子对的偏移，但也呈电中性。
由此推衍一个体系（如溶液，或一个化学反应体系），也是呈电中性。
看下面的例子：
H2Cl2
化学方程式：
2HCl+Fe=FeCl2+H2↑
离子方程式：
2H++Fe=Fe2++H2↑
以上图示中被圈定的部分均呈电中性，但离子方程式左端带两个单位正电，是因为去掉两个Cl-。
左右同时两端去掉相同个数的Cl-，由此产生一个新的原则——电荷守恒原则，依照化学方程式的质量守恒、电子守恒，一个氧化还原反应型的离子方程式要遵循三个守恒原则。
因此电中性原则是质量守恒、电子守恒、电荷守恒的基础，它们之间关系如下图：
电荷守恒
电中性原则原子物质体系
质量守恒电子守恒
基础派生
另外，需要注意的是电中性与溶液呈中性是有区别的，后者指溶液中H+与OH-的浓度相等。
设问点
1．配平依据是什么？
对于化学方程式，非氧化还原反应根据质量守恒来配平，氧化还原反应依据电子守恒来配平；对于离方程式中，非氧化还原反应先后根据电荷守恒、质量守恒来配平，氧化还原反应先后根据电子守恒、电荷守恒、质量守恒来配平；对于能通过观察法配平的方程式，要用三个守恒再检验一下，确保无误。
2．电荷守恒在离子反应定量推断试题中如何应用？
解与离子反应有关的定量推断类试题，需要掌握定量推断最后一种离子存在的方法：
如果多种离子共存，且只有一种离子的物质的量未知，可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在，即阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。
3．如何利用三个守恒原则比较离子浓度大小？
研究电解质溶液时也有三个守恒，即电荷守恒、物料守恒、质子守恒。
电荷守恒就是上面谈到电荷守恒；物料守恒是质量守恒的变形，是原子或离子之间存在特殊的数量关系；质子守恒是从溶剂（一般指水）角度重新考虑H+和OH-的关系。
（1）电荷守恒
如NaHCO3溶液中：
n（Na＋）＋n（H＋）＝n（HCO
）＋2n（CO
）＋n（OH－）推出：
c（Na＋）＋c（H＋）＝c（HCO
）＋2c（CO
）＋c（OH－）。
（2）物料守恒
电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其他离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。
如NaHCO3溶液中n（Na＋）∶n（C）＝1∶1，推出：
c（Na＋）＝c（HCO
）＋c（CO
）＋c（H2CO3）。
（3）质子守恒
质子守恒是指电解质溶液中粒子电离出的H＋数等于接受的H＋数加上游离的H＋数。
如Na2S水溶液中质子守恒式可表示为：
c（H3O＋）＋2c（H2S）＋c（HS－）＝c（OH－）或c（H＋）＋2c（H2S）＋c（HS－）＝c（OH－）。
质子守恒的关系式也可以由电荷守恒与物料守恒推导得到。
离子浓度大小比较蕴含在守恒体系之中，如在NH4Cl溶液中，电荷守恒的关系式为c（NH4＋）＋c（H＋）＝c（Cl-）＋c（OH－），据盐类水解知识可知该溶液呈弱酸性，c（H＋）＞c（OH－），则c（NH4＋）＜c（Cl-）。
4．如何计算转移电子数？
在一个氧化还原反应中，有的元素化合价的升高，也有化合价降低的元素，元素化合价升高是因为失去电子或电子对偏离，降低是因为得到电子或电子对偏向，化合价升高数等于化合价降低数。
所以，氧化剂得到电子的数目或还原剂失去的电子数即为转移电子数。
（1）1mol物质完全反应转移电子数的计算
1mol物质完全反应转移电子数列举
分类
转移电子数
实例
非金属单质
Cl2
NA
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
2NA
Cl2+H2
2HCl
N2
4NA
N2+O2
2NO
6NA
N2+3H2
2NH3
O2
2NA
O2+2Na
Na2O2
4NA
2O2+3Fe
Fe3O4
S
2NA
S+H2
H2S
4NA
S+O2
SO2
F2
2NA
F2+H2＝2HF
C
2NA
2C+SiO2
Si+2CO
4NA
C+O2（足量）
CO2
H2
2NA
H2+2Na＝2NaH
2NA
2H2+O2
2H2O
金属单质
Na
NA
4Na+O2＝2Na2O
Al
3NA
2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
Fe
2NA
S+Fe
FeS
3NA
3Cl2+2Fe
2FeCl3
Cu
NA
2Cu+S
Cu2S
2NA
2Cu+O2
2CuO
因此，1mol物质完全反应转移电子数，不能简单看物质的外层电子数，一定要视具体的反应来确定。
（2）利用价态变化规律来确定转移电子数
例如：
在H2S+H2SO4（浓）=S↓+SO2↑+2H2O反应中，H2S做还原剂，H2SO4做氧化剂，S是氧化产物，SO2是还原产物，所以转移电子数为2e-。
还有KClO3+6HCl（浓）=KCl+Cl2↑+3H2O，Cl2既是氧化产物也是还原产物，所以转移电子数为5e-。
（3）多种氧化剂与一种还原剂反应或多种还原剂与一种氧化剂反应时，如FeS+4HNO3（稀）=Fe（NO3）3+NO↑+S↓+2H2O，FeS中Fe和S均失电子，此时HNO3做氧化剂，只要计算出得到的电子数即为该反应转移的电子数，此反应转移电子数为3e-。
（4）对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电子无损耗，可讲各步转移电子数相加。
（5）在电学问题中，根据电子守恒计算：
阴阳两极转移的电子的物质的量相等，若多个电解池串联，则每个电极转移的电子的物质的量相等。
根据电极反应式或电解反应式进行相关计算：
注意混合溶液的电解要分清阶段，理清两极电解过程的电子守恒。
根据关系式计算：
借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系。
5．如何判断羧酸与醇的酯化反应中物质的特征？
例．把9.0g乙二酸和某二元醇混合，在一定条件下完全酯化，生成Wg环酯和3.6g水，则该醇的相对分子质量可以表示为。
解析：
已知乙二酸和某二元醇，在一定条件下酯化生成环酯，所以，1mol乙二酸和1mol该二元醇酯化时一定脱去2molH2O，设二元醇式量为M，质量为X。
即：
乙二酸＋二元醇→环酯＋2H2O
M 36g
9.0g X Wg 3.6g
由质量守恒定律可知：
9.0+X＝W+3.6，则X＝（W-5.4）g，那么，由化学方程式的比例关系可知二元醇的物质的量为0.1mol，二元醇式量M＝（W-5.4）/0.1＝10W-54。
集训点
一、单项选择题（每个小题只有一个正确选项）
1．2012·课标全国卷]已知温度T时水的离子积常数为KW，该温度下，将浓度为amol·L－1的一元酸HA与bmol·L－1的一元碱BOH等体积混合，可判定该溶液呈中性的依据是（ ）
A．a＝b
B．混合溶液的pH＝7
C．混合溶液中，c（H＋）＝
mol·L－1
D．混合溶液中，c（H＋）＋c（B＋）＝c（OH－）＋c（A－）
2．500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO
）＝6mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L气体（标准状况），假设电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（ ）
A．原混合溶液c（K＋）为2mol·L－1B．上述电解过程中共转移2mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5molD．电解后溶液中c（H＋）为2mol·L－1
3．在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L，则混合气体中NO的体积为（ ）
A．112mL B．1008mLC．224mLD．448mL
4．银锌碱性蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。
电池放电时的反应原理是Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn（OH）2。
现用该蓄电池电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL，工作一段时间后测得蓄电池消耗了0.72gH2O（电解池的电极均为惰性电极）。
下列叙述不正确的是（ ）
A．该电池正极反应为Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－
B．阳极产生的气体在标准状况下为0.448L
C．阴极析出铜为2.56g
D．电解后溶液的pH＝1（溶液的体积变化忽略不计）
5．下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是（ ）
A．25℃时，pH＝7的NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液：
c（H＋）＝c（OH－）＝c（NH
）＝c（Cl－）
B．0.1mol/LNa2S溶液：
c（OH－）＝c（H＋）＋c（HS－）＋c（H2S）
C．25℃时，pH＝2的HCOOH与pH＝12的NaOH等体积混合：
c（HCOO－）＋c（H＋）D．0.1mol/LNa2CO3溶液与0.1mol/LNaHCO3溶液等体积混合：
3c（CO32-）+3c（HCO3-）+3c（H2CO3）=2c（Na+）
6．水溶液X中只可能溶有K+、Mg2+、Al3+、AlO2-、SiO32-、SO32-、CO32-、SO42-中的若干种离子。
某同学对该溶液进行了如下实验：
下列判断正确的是（ ）
A．气体甲一定是纯净物B．沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物
C．K+、AlO2-和SiO32-一定存在于溶液X中D．CO32-和SO42-一定不存在于溶液X中
7．2014·四川卷]设NA为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是（ ）
A．高温下，0.2molFe与足量水蒸气反应，生成的H2分子数目为0.3NA
B．室温下，1LpH＝13的NaOH溶液中，由水电离的OH－数目为0.1NA
C．氢氧燃料电池正极消耗22.4L（标准状况）气体时，电路中通过的电子数目为2NA
D．5NH4NO3
2HNO3＋4N2↑＋9H2O反应中，生成28gN2时，转移的电子数目为3.75NA
8．2015·安徽卷，13]25℃时，在10mL浓度均为0.1m
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