溶液中的三大守恒教案.docx
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溶液中的三大守恒教案
溶液中的三大守恒关系
适用学科
高中化学
适用年级
高中三年级
适用区域
课标版试用地区
课时时长（分钟）
60
知识点
1.溶液中三个守恒关系的书写
2.三个守恒关系的应用
3.比较离子浓度大小的方法及规律
4.影响水解平衡的因素
教学目标
知识与技能：
掌握溶液中的三个守恒关系
过程与方法：
培养学生的观察能力、分析能力和解决实际问题的能力
情感态度与价值观：
体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
教学重点
溶液中三个守恒关系的书写、三个守恒关系的应用
教学难点
溶液中三个守恒关系的书写、三个守恒关系的应用
教学过程
一、复习预习
复习盐类水解的相关知识，了解盐类水解的实质
二、知识讲解
考点1：
电荷守恒
电解质溶液中的阴离子的负电荷总数等于阳离子的正电荷总数
例如，在NaHCO3溶液中，有如下关系：
C（Na＋）+c（H＋）==c（HCO3―）+c（OH―）+2c（CO32―）
考点2：
物料守恒
就电解质溶液而言，物料守恒是指电解质发生变化（反应或电离）前某元素的原子（或离子）的物质的量等于电解质变化后溶液中所有含该元素的原子（或离子）的物质的量之和。
实质上，物料守恒属于原子个数守恒和质量守恒。
例如：
在Na2S溶液中存在着S2―的水解、HS―的电离和水解、水的电离，粒子间有如下关系
c（S2―）+c（HS―）+c（H2S）==1/2c（Na＋）（Na＋,S2―守恒）
C（HS―）+2c（S2―）+c（H）==c（OH―）（H、O原子守恒）
例如：
在NaHS溶液中存在着HS―的水解和电离及水的电离。
HS―＋H2O
H2S＋OH―；HS―
H＋＋S2―；H2O
H＋＋OH―
从物料守恒的角度分析，有如下等式：
c（HS―）+C（S2―）+c（H2S）==c（Na＋）；从电荷守恒的角度分析，有如下等式：
c（HS―）+2（S2―）+c（OH―）==c（Na＋）+c（H＋）；将以上两式相加，有：
c（S2―）+c（OH―）==c（H2S）+c（H＋）得出的式子被称为质子守恒
考点3：
质子守恒
无论溶液中结合氢离子还是失去氢离子，但氢原子总数始终为定值，也就是说结合的氢离子的量和失去氢离子的量相等。
电荷守恒式与物料守恒式相加减可得质子守恒式
考点4：
几种常见物质的三大守恒
Na2CO3中
电荷守恒式
c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
物料守恒式
c（Na+）=2c（CO32-）+2c（HCO3-）+2c（H2CO3）
质子守恒式
c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3）
NaHCO3中
电荷守恒式
c（Na+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
物料守恒式
c（Na+）=c（HCO3-）+c（CO32-）+c（H2CO3）
质子守恒式
c（H2CO3）+c（H+）=c（CO32-）+c（OH-）
（NH4）2CO3中
电荷守恒式
c（NH4+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
物料守恒式
c（NH4+）+c（NH3·H2O）=2c（H2CO3）+2c（HCO3-）+2c（CO32-）
质子守恒式
c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3）=c（OH-）+c（NH3·H2O）
NH4HCO3中
电荷守恒式
c（NH4+）+c（H+）=c（HCO3-）+2c（CO32-）+c（OH-）
物料守恒式
c（NH4+）+c（NH3·H2O）=c（H2CO3）+c（HCO3-）+c（CO32-）
质子守恒式
c（H+）+c（H2CO3）=c（OH-）+c（NH3·H2O）+c（CO32-）
CH3COONa
电荷守恒式
c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-）
物料守恒式
c（Na+）=c（CH3COO-）+c（CH3COOH）
质子守恒式
c（H+）+c（CH3COOH）=c（OH-）
NH4Cl中
电荷守恒式
c（H+）+c（NH4+）=c（Cl-）+c（OH-）
物料守恒式
c（NH4+）+c（NH3·H2O）=c（Cl-）
质子守恒式
c（H+）=c（OH-）+c（NH3·H2O）
Na2S中
电荷守恒式
c（Na+）+c（H+）=2c（S2-）+c（HS-）+c（OH-）
物料守恒式
c（Na+）=2c（S2-）+2c（HS-）+2c（H2S）
质子守恒式
c（H+）+c（HS-）+2c（H2S）=c（OH-）
Na3PO4中
电荷守恒式
c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+3c（PO43-）+2c（HPO42-）+c（H2PO42-）
物料守恒式
c（Na+）=3c（PO43-）+3c（HPO42-）+3c（H2PO42-）+3c（H3PO4）
质子守恒式
c（H+）+c（HPO42-）+2c（H2PO42-）+3c（H3PO4）=c（OH-）
等浓度等体积的混合液
醋酸和
醋酸钠
电荷守恒式
c（H+）+c（Na+）=c（CH3COO-）+c（OH-）
物料守恒式
2c（Na+）=c（CH3COO-）+c（CH3COOH）
质子守恒式
c（CH3COO-）+2c（OH-）=2c（H+）+c（CH3COOH）
氯化铵和氨水
电荷守恒式
c（H+）+c（NH4+）=c（Cl-）+c（OH-）
物料守恒式
c（NH4+）+c（NH3·H2O）=2c（Cl-）
质子守恒式
c（NH4+）+2c（H+）=2c（OH-）+c（NH3·H2O）
NaCN和
HCN
电荷守恒式
c（Na+）+c（H+）=c（CN-）+c（OH-）
物料守恒式
2c（Na+）=c（CN-）+c（HCN）
质子守恒式
c（HCN）+2c（H+）=2c（OH-）+c（CN-）
小结：
此类溶液中的质子守恒式只能用电荷守恒式与物料守恒式相加减来获得
三、例题精析
【例题1】下列浓度关系正确的是
A.氯水中：
c（Cl2）＝2[c（ClO－）+c（Cl－）+c（HClO）]
B.氯水中：
c（Cl－）＞c（H+）＞c（OH－）＞c（ClO－）
C.等体积等浓度的氢氧化钠与醋酸混合：
c（Na+）＝c（CH3COO－）
D.Na2CO3溶液中：
c（Na+）＞c（CO32－）＞c（OH－）＞c（HCO3－）＞c（H+）
【答案】D
【解析】根据氯水中所含粒子的种类可知氯水中也含有氯气分子A设置了一个貌似物料守恒的式子而忽视了氯气分子的存在，故A错；根据Cl2+H2O
HClO+H++Cl－，HCl完全电离而HClO部分电离，可知正确的顺序c（H+）>c（Cl－）>c（ClO－）>c（OH－），B错；C项等物资的量的强碱与弱酸混合生成强碱弱酸盐溶液显碱性c（OH－）＞c（H+），再根据溶液中电荷守恒可以判断c（Na+）＞c（CH3COO－）；
【例题2】
向体积为0.05mol·L－1CH3COOH溶液中加入体积为Vb的0.05mol·L－1KOH溶液，下列关系错误的是
A.Va＞Vb时：
c（CH3COOH）+c（CH3COO－）＞c（K+）
B.Va＝Vb时：
c（CH3COOH）+c（H+）＞c（OH－）
C.Va＜Vb时：
c（CH3COO－）＞c（K+）＞c（OH－）>c（H）
D.Va与Vb任意比时：
c（K+）+c（H+）＝c（OH－）+c（CH3COO－）
【答案】C
【解析】
若Va>Vb，醋酸过量，根据物料守恒可知，n（CH3COOH）+n（CH3COO－）＝0.05Va，n（K+）＝0.05VVb，则A选项正确；若Va＝Vb，反应后为CH3COOK溶液，由于的CH3COO－水解而显碱性，根据质子守恒可知，B选项正确；若Va＜Vb，说明碱过量，当碱液加的量足够多，则可以存在c（K+）＞c（CH3COO－），C选项错误；D选项符合电荷守恒，正确。
【例题3】下列液体均处于25℃，有关叙述正确的是（ ）
A、某物质的溶液pH<7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐
B、pH＝4.5的番茄汁中c（H＋）是pH＝6.5的牛奶中c（H＋）的100倍
C、AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
D、pH＝5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中，c（Na＋）>c（CH3COO－）
【答案】B
【解析】选B。
显酸性的溶液可能是酸溶液，也可能是强酸弱碱盐溶液，还可能是酸式盐溶液，如NaHSO4、NaH2PO4溶液显酸性，A项错误；pH＝4.5的溶液c（H＋）＝10－4.5mol·L－1，pH＝6.5的溶液c（H＋）＝10－6.5mol·L－1，B项正确；相同浓度的CaCl2溶液中的c（Cl－）是NaCl溶液中c（Cl－）的2倍，因此AgCl在CaCl2溶液中的溶解度是NaCl中的1/2，C项错误；pH＝5.6的溶液显酸性，c（H＋）>c（OH－），根据电荷守恒可知：
c（H＋）＋c（Na＋）＝c（OH－）＋c（CH3COO－），因此c（Na＋）
四、课堂运用
【基础】
1.HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸，在0.1mol·L－1NaA溶液中，离子浓度关系正确的是（ ）
A、c（Na＋）>c（A－）>c（H＋）>c（OH－）
B、c（Na＋）>c（OH－）>c（A－）>c（H＋）
C、c（Na＋）＋c（OH－）＝c（A－）＋c（H＋）
D、c（Na＋）＋c（H＋）＝c（A－）＋c（OH－）
【答案】D
【解析】选D。
因HA为弱酸，则NaA溶液水解显碱性，即c（H＋）c（A－）>c（OH－）>c（H＋），故B项错误；NaA溶液中存在电荷守恒：
c（Na＋）＋c（H＋）＝c（A－）＋c（OH－），故C项错误，D项正确。
2.下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是
A.室温下，向0.01mol/LNaHSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性：
c（Na+）＞c（SO42－）＞c（NH4+）＞c（OH－）＝c（H+）
B.0.1mol/LNaHCO3溶液：
c（Na+）＞c（OH－）＞c（HCO3－）＞c（H+）
C.Na2CO3溶液：
c（OH－）－c（H+）＝c（HCO3－）+2c（H2CO3）
D.25℃时，pH＝4.75，浓度均为0.1mol/L的CH3COOH、CH3COONa混合溶液：
c（CH3COO－）+c（OH－）＜c（CH3COOH）+c（H+）
【答案】AC
【解析】B选NaHCO3溶液中，OH－是由HCO3－水解和水的电离所出成的，但是这些都是微弱的。
HCO3－的浓度远大于OH－浓度，故错；D项，由电荷守恒有：
c（CH3COO－）+c（OH－）＝c（H+）+c（Na+），由物料守恒可得：
2c（Na+）＝c（CH3COO－）+c（CH3COOH），将两式中的c（Na+）消去，可得c（CH3COO－）+2c（OH－）＝2c（H＋）+c（CH3COOH）。
所以
c（CH3COO－）+c（OH－）－c（H+）－c（CH3COOH）＝c（H+）－c（OH－），因为pH＝4.75，故c（H+）－c（OH－）＞0，所以D项不等式应为“＞”，故错。
【巩固】
1.在物质的量浓度均为0.01mol/L的CH3COOH和CH3COONa混合溶液中，测得c（CH3COO-）＞c（Na+），则下列式正确的是（）
A．c（H+）＞c（OH-）B．c（H+）＜c（OH-）
C．c（CH3COOH）＞c（CH3COONa）D．c（CH3COOH）+c（CH3COONa）=0.02mol/L
【答案】A
【解析】两溶液混合后不发生反应，混合液中存在以下两个平衡式：
CH3COOH
CH3COO-+H+，CH3COO-+H2O
CH3COOH+OH-。
根据电荷守恒得c（CH3COO-）+c（OH-）=c（Na+）+c（H+），结合题给信息c（CH3COO-）＞c（Na+），即等物质的量浓度的CH3COOH电离程度大于CH3COO-的水解程度，故溶液呈酸性，即c（H+）＞c（OH-）。
故应选A。
2.在10mL0.1mol/LNaOH溶液中加入同体积、同浓度的CH3COOH溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是（）
A．c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（H+）＞c（OH－）
B．c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（OH－）＞c（H+）
C．c（Na+）＝c（CH3COO-）＋c（CH3COOH）
D．c（Na+）＋c（H+）＝c（CH3COO-）＋c（OH－）
【答案】A
【解析】由于混合的NaOH与CH3COOH的物质的量都为1×10-3mol，两者恰好完全中和生成CH3COONa，但CH3COONa是强碱弱酸盐，要水解，这种情况实际上等于单一溶质。
CH3COO-要发生水解：
CH3COO-+H2O
CH3COOH+OH-，故有c（Na+）＞c（CH3COO-）＞c（OH－）＞c（H+），根据物料守恒知C正确，根据电荷守恒知D正确。
故本题应选A。
【拔高】
1.把0.2mol/LNH4Cl溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后溶液中下列微粒的物质的量浓度的关系正确的是（）
A.c（NH4+）=c（Na+）=c（OH－）>c（NH3·H2O）
B.c（NH4+））=c（Na+）>c（NH3·H2O）>c（OH－）
C.c（NH4+））>c（Na+）>c（OH－）>c（NH3·H2O）
D.c（NH4+）>c（Na+）>c（NH3·H2O）>c（OH－）
【答案】D
【解析】此类型题目，若发生化学反应，优先考虑化学反应，通过化学反应各种离子浓度能比较出来，则不必考虑水解和电离，因为弱电解质电离或盐的水解程度都很小，对离子浓度，影响不大。
若通过化学反应各种离子浓度大小比较不出来则再考虑水解和弱电解质电离。
此题中NH4Cl和NaOH发生反应：
NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3·H2O生成NH3·H2O，同时NH4+有剩余若不考虑NH3·H2O电离和NH4+水解，有c（NH3·H2O）=c（NH4+）=c（Na+）=0.05mol/L，此时考虑电离和水解：
①NH3·H2O=NH4++OH－，②NH4++H2O=NH3·H2O+H+。
①发生使溶液c（NH4+）增大，②反应使溶液c（NH4+）减小，溶液c（NH4+）是增大还是减小，取决于两个反应哪一个为主要，根据经验规则可知，盐的水解和弱电解质的电离，以电离为主，因此c（NH4+）增大，大于c（Na+）=0.05mol/L，同样分析c（NH3·H2O）应减少，小于c（Na+），溶液中c（OH－）来自NH3·H2O电离，电离很微弱，c（OH－）浓度很小，故微粒浓度顺序为c（NH4+）>c（Na+）>c（NH3·H2O）>c（OH－），选择D。
2.在0.1mol/LNa2CO3溶液中，各种微粒之间存在下列关系，其中不正确的是（）
A.c（Na+）+c（H+）=2c（CO32－）+c（HCO3－）+c（OH－）
B.c（Na+）={c（CO32－）+c（HCO3－）+c（H2CO3）}
C.c（OH－）=c（H+）+c（HCO3－）+2c（H2CO3）
D.c（Na+）>c（HCO3－）>c（OH－）>c（H+）
【答案】D
【解析】Na2CO3溶液存在如下微粒：
Na+、H+；CO32－、HCO3－、OH－；H2CO3、H2O，从不同角度观察各种微粒之间定存在相互关系。
Na2CO3溶液保持电中性，正电荷所带正电量等于负电荷所带负电量，存在关系c（Na+）+c（H+）=2c（CO32－）+c（HCO3－）+c（OH－）；Na2CO3溶液Na+的物质的量为碳原子物质的量的2倍，但碳原子有三种存在形式；CO32－，HCO3－、H2CO3，故存在关系c（Na+）=2{c（CO32－）+c（HCO3－）+c（H2CO3）}；在Na2CO3溶液中OH－都来自水的电离，水电离出c（H+）=c（OH－），H+在溶液中有三种存在方式；H+，HCO3－、H2CO3，
故存在关系：
c（OH－）=c（H+）+c（HCO3－）+2c（H2CO3）；
CO32－离子水解：
CO32－+H2O=H2CO3－+OH－，HCO3－+H2O=H2CO3+OH－
可知c（HCO3－）
课程小结
1、本节内容从生活出发，培养学生学习兴趣，由简单到复杂建立学生的自信心和学习兴趣。
让学生爱学习，想学习。
2．通过练习，引导学生自己总结各概念应用时的注意事项；通过视频实验来仔细观察，归纳总结出实验过程中的注意事项及误差分析，培养学生谨慎、认真的习惯。
3．本讲内容重在应用，多引导学生进行一定量的练习，以熟悉并掌握相关应用。
课后作业
【基础】
1.把50mL2mol/LNaOH溶液，100mL1mol/LH2SO4及170mL1%的氨水溶液（密度为1g/mL）混合后所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为：
（）
A.c（SO42－）>c（Na+）>c（NH4+）>c（OH－）>c（H+）
B.c（Na+）>c（NH4+）>c（SO42－）>c（H+）>c（OH－）
C.c（SO42－）=c（Na+）>C（H+）>c（NH4+）>c（OH－）
D.c（SO42－）=c（Na+）>c（NH4+）>c（H+）>c（OH－）
【答案】D
【解析】此题思考过程中可以分成两个阶段。
第一阶段中和反应阶段，三种溶液混合时n（NaOH）有0.05mL×2mol/L=0.1mol
n（H2SO4）有0.1L×1mol/L=0.1mol，n（NH3）有。
发生中和反应后恰好反应生成0.5molNa2SO40.5mol（NH4）2SO4。
第二阶段为盐类的水解阶段：
在该混合液中、对应的碱和酸均为强酸强碱不发生水解，NH与水反应NH4++H2O=NH3·H2O+H+使浓度下降同时又消耗了水所电离出的OH－，从而使溶液中的c（H+）>c（OH－），但应注意的是水解是微弱的，所以溶液中的c（NH4+）>c（H+）。
2.室温时下列混合溶液的pH一定小于7的是（ ）
A．pH＝3的盐酸和pH＝11的氨水等体积混合
B．pH＝3的盐酸和pH＝11的氢氧化钡等体积混合
C．pH＝3的醋酸和pH＝11的氢氧化钡等体积混合
D．pH＝3的硫酸和pH＝11的氨水等体积混合
【答案】C
【解析】A项氨水过量，pH＞7；B项pH＝7；C项CH3COOH过量，pH＜7；D项氨水过量，pH＞7.
【巩固】
1.25℃时，将稀氨水逐滴加入到稀硫酸中，当溶液的pH＝7时，下列关系正确的是（）
A．c（NH4+）＝c（SO42－）B．c（NH4+）＞c（SO42－）
C．c（NH4+）＜c（SO42－）D．c（OH－）＋c（SO42－）＝c（H+）＋c（NH4+）
【答案】B
【解析】根据氨水和硫酸反应后溶液电荷守恒c（H+）＋c（NH4＋）=c（OH－）＋2c（SO42－）及溶液的pH＝7（即c（H+）=c（OH－））知，c（NH4+）=2c（SO42－），故c（NH4+）＞c（SO42－）。
故应选B。
2.常温下将稀NaOH溶液和稀CH3COOH溶液混合，不可能出现的结果是（）
A．pH＞7，且c（OH-）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（CH3COO-）
B．pH＞7，且c（Na+）＋c（H+）＝c（CH3COO-）＋c（OH-）
C．PH＜7，且c（CH3COO-）＞c（H+）＞c（Na+）＞c（OH-）
D．pH＝7，且c（CH3COO-）＞c（Na+）＞c（H+）＝c（OH-）
【答案】A、D
【解析】因二者混合时发生中和反应生成CH3COONa，则二者可能恰好反应，可能碱过量，可能酸过量，但无论何种情况，混合液中必存在c（Na+）＋c（H+）＝c（CH3COO-）＋c（OH-），显然B说法正确。
若pH＞7，则二者可能恰好反应或碱过量，不管哪种情况A都不可能正确。
若pH＜7，说明酸过量，且CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度，则有c（CH3COO-）＞c（Na+）＞c（H+）＞c（OH-）（酸过量不多）或c（CH3COO-）＞c（H+）＞c（Na+）＞c（OH-）（酸过量较多），C结果可能出现。
若pH=7，c（H+）＝c（OH-），根据电荷守恒知，c（CH3COO-）=c（Na+），D说法不正确。
故本题应选A、D。
【拔高】
1.用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液，已知其中C（CH3COO-）大于C（Na+），对该混合溶液的下列判断正确的是（）
A、C（H+）＞C（OH-）
B、C（CH3COOH）＋C（CH3COO-）＝0.2mol/L
C、C（CH3COOH）＞C（CH3COO-）
D、C（CH3COO-）＋C（OH-）＝0.1mol/L
【答案】A
【解析】物质的量相同的两个物质，其水溶液的电离和水解程度谁大。
醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度（这是需要记忆的）。
故这个混合溶液显酸性（因为醋酸电离出氢离子）。
A正确。
B：
根据物料（元素）守恒，故：
C（CH3COOH）＋C（CH3COO-）＝2C（Na+）=0.1mol/L，B错。
C：
因为电离大于水解。
C错。
D：
根据电荷守恒：
醋酸根离子加上氢氧根离子=钠离子加上氢离子。
钠离子本来就0.1mol/L了。
加上氢离子，会大于0.1mol/L。
故左边也就会大于0.1。
D错。
2.MOH强碱溶液和等体积、等浓度的HA弱酸溶液混合后，溶液中有关离子的浓度应满足的关系是
A、c（M＋）>c（OH－）>c（A－）>c（H＋）
B、c（M＋）>c（A－）>c（H＋）>c（OH－）
C、c（M＋）>c（A－）>c（OH－）>c（H＋）
D、c（M＋）>c（H＋）>c（A－）>c（OH－）
【答案】C
【解析】MOH强碱溶液和等体积、等浓度的HA弱酸溶液混合，二者恰好发生反应，生成强碱弱酸盐MA：
MOH＋HA=MA＋H2O，MA中弱酸根离子A－发生水解：
A－＋H2OHA＋OH－，导致溶液显碱性，则有c（OH－）>c（H＋）；据溶液中电荷守恒关系有c（M＋）＋c（H＋）＝c（A－）＋c（OH－），从而推知c（M＋）>c（A－）。
3.0.02mol·L－1的HCN溶液与0.02mol·L－1NaCN溶液等体积混合，已知混合溶液中c（CN－）A、c（Na＋）>c（CN－）>c（H＋）>c（OH－）
B、c（HCN）＋c（CN－）＝0.04mol·L－1
C、c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CN－）＋c（OH－）
D、c（CN－）>c（HCN
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