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

构成组成

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－3)＋2n(CO2－3)＋n(OH－)推出：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO－3)＋2c(CO2－3)＋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－3)＋c(CO2－3)＋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

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3 e-。

（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9.0 g乙二酸和某二元醇混合，在一定条件下完全酯化，生成W g环酯和3.6 g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2mol H2O，设二元醇式量为M，质量为X。即：

乙二酸＋二元醇→环酯＋ 2H2O

M 36 g

9.0 g X W g 3.6 g

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K W，该温度下，将浓度为a mol·L－1的一元酸HA与b mol·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＋)＝K W mol·L－1

D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)

2．500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝6 mol·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22.4 L气体(标准状况)，假设电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )

A．原混合溶液c(K＋)为2 mol·L－1B．上述电解过程中共转移2 mol电子

C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD．电解后溶液中c(H＋)为2 mol·L－1