溶液中的三大守恒
溶液中的三大守恒关系
（一） 溶液中的守恒关系
1、 电荷守恒规律：电解质溶液中，电解质总是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数＝阳离子所带正电
荷总数
如NaHCO3 溶液中存在着Na+、HCO3- 、H+、CO32-、OH-
存在如下关系
c(H+)+c (Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-) 这个式子叫电荷守恒
2、 物料守恒规律：某元素的原始浓度等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和
如Na2S溶液中，S2-能水解，故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系： 1/2c(Na+)=c(S2-)+ c(HS-)+c(H2S) 这个式子叫物料守恒
如Na2CO3溶液中，CO32-离子存在形式有HCO3-、CO32-、H2CO3
则1/2c(Na+)=c(HCO3-)+ c(HS-)+c(H2S)
3、 质子守恒：由水电离产生的H+、OH-浓度相等
如Na2CO3溶液中，由水电离产生的OH-以游离态存在，而H+因CO32-水解有三种存在形式H+、HCO3-、H2CO3，则有
c (OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3)
同理在Na3PO4溶液中有：
c (OH-)=c(H+)+ c(HPO42-)+2c(H2PO4-)+3c(H3PO4)
练习：写出下列溶液中三大守恒关系
① Na2S溶液
电荷守恒：c(Na+)+c（H+）=2c(S2-)+ c(HS-)+c(OH-)
物料守恒：1/2c(Na+)=c(S2-)+ c(HS-)+c(H2S)
质子守恒：c (OH-)=c(H+)+ c(HS-)+2c(H2S)
② NaHCO3溶液
电荷守恒：c(H+)+c (Na+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)
物料守恒：c (Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)
质子守恒：c (OH-)=c(H+)+ c(H2CO3)-c(CO32-)----电荷守恒-物料守恒=质子守恒
溶液中离子浓度大小比较
一、 单一溶质
1、 多元弱酸溶液，根据多步电离规律，前一步电离产生的离子浓度大于后一步电离产生的离子，如在
H3PO4溶液中，
c(H+)＞c(H2PO4-)＞c(HPO42-)＞c(PO43-)
2、 多元弱酸的正盐，根据弱酸根的多步水解规律，前一步水解远远大于后一步水解，如在Na2CO3溶
液中
(Na+)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(HCO3-)+ c(H2CO3)
3、 不同溶液中，同一离子浓度大小的比较，要看其它离子对其影响因素
练习：1、写出下列溶液中离子浓度大小的关系
NH4CL溶液中：
c(CL-) ＞ c(NH4+) ＞ c(H+) ＞ c(OH-)
CH3COONa溶液中：
c(Na+) ＞ c(CH3COO-) ＞ c(OH-) ＞ c(H+)
2、物质的量浓度相同的下列各溶液，①Na2CO3 ②NaHCO3 ③H2CO3 ④（NH4）2CO3 ⑤NH4HCO3 ， c(CO32-)由小到大排列顺序为
二、 混合溶液
混合溶液中各离子浓度的比较，要进行综合分析，如离子间的反应、电离因素、水解因素等。
① 若酸与碱恰好完全反应，则相当于一种盐溶液
例一：0.1mol/L的氨水与0.1mol/L盐酸等体积混合，溶液中离子浓度大小关系为：c(CL-) ＞ ② 若酸与碱反应后尚有弱酸或弱碱剩余，则弱电解质的电离程度＞对应盐的水解程度
例二：PH=13的氨水与PH=1的盐酸等体积混合，溶液中离子浓度大小关系是：c(NH4+)) ＞c(CL- ＞c(OH-) ＞c(H+)
练习：
1、将PH=3的盐酸溶液与PH=11的氨水等体积混合，溶液中离子浓度大小关系是： ＞c(OH-) ＞c(H+)
2、在0.1mol/L的氨水滴加同浓度的盐酸至溶液正好呈中性，溶液中离子浓度大小关系为：
3、浓度均为0.1mol/L的甲酸和氢氧化钠溶液等体积相混合后，溶液中离子浓度大小关系是：
4、（双选）已知某温度下，0.1mol/LNaHA的强电解质溶液中，
c(H+)＜ c(OH-)，则下列关系中一定正确的是：（BD ）
A. c (Na+)=c(HA-)+2c(A2-)+c(OH-)
B. c (H2A) +c(HA-)+c(A2-)=0.1mol/L
C. c(H+)* c(OH-)=10-14
D. c(A2-)+ c(OH-)= c(H+)+ c (H2A)
5、（双选）下列各溶液中，微粒的物质的量浓度关系正确的是：（AC）
A. 0.1mol/LH2S溶液：c(H+) ＞c(OH-)
B. 0.1mol/LNH4CL溶液：c(H+) =c(OH-)
C.在0.1mol/L CH3COONa溶液中：c(OH-)=c(H+)+ c(CH3COOH)
D.向醋酸钠溶液中加入适量醋酸，得到的酸性混合溶液：
c(Na+) ＞ c(CH3COO-) ＞c(H+) ＞ c(OH-)
典型题――溶质单一型
1、弱酸溶液中离子浓度的大小判断
二、典型题――溶质单一型
1、弱酸溶液中离子浓度的大小判断
解此类题的关键是紧抓弱酸的电离平衡
①0.1mol/L 的H2S溶液中所存在离子的浓度由大到小的排列顺序是_________________
解析：在H2S溶液中有下列平衡：H2S―H＋+HS-；HS-―H＋+S2-
。已知多元弱酸的电离以第一步为主，第二步电离较第一步弱得多，但两步电离都产生H＋，因此答案应为：c(H＋)>c(HS―)>c(S2―)>c(OH―)
弱酸溶液中离子浓度大小的一般关系是：C(显性离子) > C(一级电离离子) > C(二级电离离子) > C(水电离出的另一离子)
同样的思考方式可以解决弱碱溶液的问题
2、弱碱溶液中离子浓度的大小判断
①室温下，0.1mol/L的氨水溶液中，下列关系式中不正确的是
A. c(OH-)＞c(H+) B.c(NH3·H2O)+c(NH4+)=0.1mol/L
C.c(NH4+)＞c(NH3·H2O)＞c(OH-)＞c(H+) D.c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)
3、能发生水解的盐溶液中离子浓度大小比较---弱酸强碱型
解此类题型的关键是抓住盐溶液中水解的离子
①在CH3COONa 溶液中各离子的浓度由大到小排列顺序正确的是
A、 c(Na)>c(CH3COO―)>c(OH―)>c(H＋)
B、 c(CH3COO―)>c(Na＋)>c(OH―)>c(H＋)
C、c(Na＋)>c(CH3COO―)>c(H＋)>c(OH―)
D、 c(Na＋)>c(OH―)>c(CH3COO―)>c(H＋)
解析：在CH3COONa溶液中： CH3COONa----Na＋+CH3COO― ，
CH3COO―+H2O ------CH3COOH+OH―
而使c(CH3COO―)降低且溶液呈现碱性，则c(Na＋)>c(CH3COO―)，c(OH―)>c(H＋)，又因一般盐的水解程度较小，则c(CH3COO―)>c(OH―),因此A选项正确。
一元弱酸盐溶液中离子浓度的一般关系是：C(不水解离子) > C(水解离子)>C(显性离子)>C(水电离出的另外一种离子)
②在Na2CO3溶液中各离子的浓度由小到大的排列顺序是______
解析：在Na2CO3溶液中，Na2CO3==2Na＋+CO32―，
CO32―+H2O---HCO3―+OH― ，HCO3―+H2O-----H2CO3+OH―。
CO32―水解使溶液呈现碱性，则C(OH―)>C(H＋)，由于CO32―少部分水解，
则C(CO32―)>C(HCO3―)，HCO3―又发生第二步水解，则C(OH―)>C(HCO3―)，第二步水解较第一步水解弱得多，则C(HCO3―)与C(OH―)相关不大，但C(H＋)比C(OH―)小得多，因此C(HCO3―) > C(H＋)。此题的答案为：C(H＋)
二元弱酸盐溶液中离子浓度的一般关系是：C(不水解离子)> C(水解离子)>C(显性离子)>C(二级水解离子)>C(水电离出的另一离子)
①在Na2S溶液中下列关系不正确的是
A． c(Na+) =2c(HS－) +2c(S2－) +c(H2S)
B．c(Na+) +c(H+)=c(OH－)+c(HS－)+2c(S2－)
C．c(Na+)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)
D．c(OH－)=c(HS－)+c(H+)+c(H2S)
②判断0.1mol/L 的NaHCO3溶液中离子浓度的大小关系
解析：因NaHCO3==Na＋+HCO3―，HCO3―+H2O-----H2CO3+OH―，
HCO3―H＋+CO32― 。HCO3―的水解程度大于电离程度，因此溶液呈碱性，且C(OH―) > C(CO32―)。由于少部分水解和电离，则C(Na＋)>C(HCO3―)>C(OH―)>C(H＋) > C(CO32―)。
二元弱酸的酸式盐溶液中离子浓度大小的一般关系是：C(不水解离子)>C(水解离子)>C(显性离子)>C(水电离出的另一离子)>C(电离得到的酸根离子)
［练习］草酸是二元弱酸，草酸氢钾溶液呈酸性，在0.1mol/LKHC2O4溶液中，下列关系正确的是（CD）
A．c(K+)+c(H+)=c(HC2O4-)+c(OH-)+ c(C2O42-)
B．c(HC2O4-)+ c(C2O42-)=0.1mol/L
C．c(C2O42-)＞c(H2C2O4)
D．c(K+)= c(H2C2O4)+ c(HC2O4-)+ c(C2O42-)
下面再让我们利用上述规律来解决一下强酸弱碱盐的问题
①在氯化铵溶液中，下列关系正确的是（ ）
A.c(Cl-)＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-)
B.c(NH4+)＞c(Cl-)＞c(H+)＞c(OH-)
C.c(NH4+)＝c(Cl-)＞c(H+)＝c(OH-)
D.c(Cl-)＝c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-)
四、典型题----两种电解质溶液相混合型的离子浓度的判断
解此类题的关键是抓住两溶液混合后生成的盐的水解情况以及混合时弱电解质有无剩余，若有剩余，则应讨论弱电解质的电离。下面以一元酸、一元碱和一元酸的盐为例进行分析。
1、强酸与弱碱混合
PH=13的NH3·H2O和PH=1的盐酸等体积混合后所得溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是____________
解析：PH==1的HCl，C(H＋)==0.1 mol/L ，PH=13的NH3〃H2O，C(OH―)== 0.1 mol/L ，则NH3 〃H2O 的浓度远大于0.1 mol/L ，因此，两溶液混合时生成NH4Cl为强酸弱碱盐，氨水过量，且C(NH3 〃H2O)>C(NH4Cl)，则溶液的酸碱性应由氨水决定。即NH3〃H2O的电离大于NH4＋的水解，所以溶液中的离子浓度由大到小的顺序为：C(NH4＋)>C(Cl―)>C(OH―)>C(H＋)。
需要我们注意的是，强酸弱碱盐溶液中加入一定量的弱碱，解题方法与此题相同。
2、强碱与弱酸混合
PH=X的NaOH溶液与PH=Y的CH3COOH溶液，已知X+Y=14，且YC(CH3COO―)>C(OH―)>C(H＋)
B、 C(CH3COO―)>C(Na＋)>C(H＋)>C(OH―)
C、 C(CH3COO―)>C(Na＋)>C(OH―)>C(H＋)
D、 C(＋)>C(CH3COO―)>C(H＋)>C(OH―)
解析：同上，PH==X的NaOH溶液中，C(OH―)==10-(14-X)mol/L，PH==Y的CH3COOH 溶液中，C(H＋)==10-Ymol/L，因为X+Y==14，NaOH溶液中C(OH―)等于CH3COOH溶液中C(H＋)。因此C(CH3COOH)远大于10-Y mol/L，CH3COOH过量，因此选项B正确。
上述两题的特点是PH1+PH2==14，且等体积混合。其溶液中各离子浓度的关系的特点是 C(弱电解质的离子)>C(强电解质的离子)>C(显性离子) > C (水电离出的另一离子)
3、强碱弱酸盐与强酸混合和强酸弱碱盐与强碱混合
［点击试题］0.2 mol/L的CH3COOK与0.1 mol/L的盐酸等体积混合后，溶液中下列粒子的物质的量关系正确的是( )
A、 C(CH3COO―)==C(Cl―)==C(H＋)>C(CH3COOH)
B、 C(CH3COO―)==C(Cl―)>C(CH3COOH)>C(H＋)
C、 C(CH3COO―)>C(Cl―)>C(H＋)>C(CH3COOH)
D、 C(CH3COO―)>C(Cl―)>C(CH3COOH)>C(H＋)
解析：两溶液混合后CH3COOK+HCl KCl+CH3COOH，又知CH3COOK过量，反应后溶液中CH3COOK、CH3COOH和KCl物质的量相等。由CH3COOH的电离和CH3COO―的水解程度均很小，且CH3COOH的电离占主导地位因此，C(CH3COO―)>C(H＋)>C(OH―)。又知C(Cl―)==0.05 mol/L，C(CH3COOH)
4、酸碱中和型
(1) 恰好中和型
在10ml 0.1mol·L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc 溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是( )。
A．c(Na+)＞c(Ac-)＞c(H+)＞c(OH-)
B．c(Na+)＞c(Ac-)＞c(OH-)＞c(H+)
C．c(Na+)＝c(Ac-)＋c(HAC)
D．c(Na+)＋c(H+)＝c(Ac-)＋c(OH-)
解析：由于混合的NaOH与HAc物质的量都为1×10-3
mol，两者恰好反应生成NaAc，等同于单一溶质，故与题型①方法相同。由于少量Ac-发生水解：Ac- + H2O
HAc+ OH-。故有c(Na+)＞c(Ac-)＞c(OH-)＞c(H+)，根据物料守恒C正确，根据电荷守恒D正确，A错误。故该题选项为A。
(2) pH等于7型
常温下，将甲酸和氢氧化钠溶液混合，所得溶液pH＝7，则此溶液中( )。 A．c(HCOO-)＞c(Na+) B．c(HCOO-)＜c(Na+)
C．c(HCOO-)＝c(Na+) D．无法确定c(HCOO-)与c(Na+)的关系
解析：本题绝不能理解为恰好反应，因完全反应生成甲酸钠为强碱弱酸盐，溶液呈碱性，而现在Ph=7，故酸略为过量。根据溶液中电荷守恒：c(Na+)+ c(H+)= c(HCOO-)＋c(OH-) 因pH=7，故c(H+)= c(OH-)，所以有c(Na+)= c(HCOO-)，答案为C。
(3) 反应过量型
常温下将稀NaOH溶液与稀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—)
［练习］1、将标准状况下的2.24LCO2通入150ml1mol/LnaOH溶液中，下列说法正确的是（）
A．c(HCO3-)略大于c(CO32-) B．c(HCO3-)等于c(CO32-)
C．c(Na+)等于c(CO32-)与c(HCO3-)之和 D．c(HCO3-)略小于c(CO32-)
2、向0.1mol·L－1NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是（ ）
A Na＋、CO32－ B Na＋、HCO3－
C HCO3－、CO32－ D Na＋、OH－
四、守恒问题在电解质溶液中的应用
解此类题的关键是抓住溶液呈中性(即阴阳离子所带电荷总数相等)及变化前后原子的个数守恒两大特点。若题中所给选项为阴阳离子的浓度关系，则应考虑电荷守恒，若所给选项等式关系中包含了弱电解质的分子浓度在内，则应考虑物料守恒。
①表示0.1 mol/L NaHCO3溶液中有关粒子浓度的关系正确的是( )
A、C(Na＋)>C(HCO3―)>C(CO32―)>C(H＋)>C(OH―)
B、C(Na＋)+C(H＋)==C(HCO3―)+C(CO32―)+C(OH―)
C、C(Na＋)+C(H＋)==C(HCO3―)+2C(CO32―)+C(OH―)
D、C(Na＋)==C(HCO3―)+C(CO32―)+C(H2CO3)
解析：两溶液混合后CH3COOK+HCl KCl+CH3COOH，又知CH3COOK过量，反应后溶液中CH3COOK、CH3COOH和KCl物质的量相等。由CH3COOH的电离和CH3COO―的水解程度均很小，且CH3COOH的电离占主导地位因此，C(CH3COO―)>C(H＋)>C(OH―)。又知C(Cl―)==0.05 mol/L，C(CH3COOH)
4、酸碱中和型
(1) 恰好中和型
在10ml 0.1mol·L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc 溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是( )。
A．c(Na+)＞c(Ac-)＞c(H+)＞c(OH-)
B．c(Na+)＞c(Ac-)＞c(OH-)＞c(H+)
C．c(Na+)＝c(Ac-)＋c(HAC)
D．c(Na+)＋c(H+)＝c(Ac-)＋c(OH-)
解析：由于混合的NaOH与HAc物质的量都为1×10-3
mol，两者恰好反应生成NaAc，等同于单一溶质，故与题型①方法相同。由于少量Ac-发生水解：Ac- + H2O
HAc+ OH-。故有c(Na+)＞c(Ac-)＞c(OH-)＞c(H+)，根据物料守恒C正确，根据电荷守恒D正确，A错误。故该题选项为A。
(2) pH等于7型
常温下，将甲酸和氢氧化钠溶液混合，所得溶液pH＝7，则此溶液中( )。 A．c(HCOO-)＞c(Na+) B．c(HCOO-)＜c(Na+)
C．c(HCOO-)＝c(Na+) D．无法确定c(HCOO-)与c(Na+)的关系
解析：本题绝不能理解为恰好反应，因完全反应生成甲酸钠为强碱弱酸盐，溶液呈碱性，而现在Ph=7，故酸略为过量。根据溶液中电荷守恒：c(Na+)+ c(H+)= c(HCOO-)＋c(OH-) 因pH=7，故c(H+)= c(OH-)，所以有c(Na+)= c(HCOO-)，答案为C。
(3) 反应过量型
常温下将稀NaOH溶液与稀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—)
［练习］1、将标准状况下的2.24LCO2通入150ml1mol/LnaOH溶液中，下列说法正确的是（）
A．c(HCO3-)略大于c(CO32-) B．c(HCO3-)等于c(CO32-)
C．c(Na+)等于c(CO32-)与c(HCO3-)之和 D．c(HCO3-)略小于c(CO32-)
2、向0.1mol·L－1NaOH溶液中通入过量CO2后，溶液中存在的主要离子是（ ）
A Na＋、CO32－ B Na＋、HCO3－
C HCO3－、CO32－ D Na＋、OH－
四、守恒问题在电解质溶液中的应用
解此类题的关键是抓住溶液呈中性(即阴阳离子所带电荷总数相等)及变化前后原子的个数守恒两大特点。若题中所给选项为阴阳离子的浓度关系，则应考虑电荷守恒，若所给选项等式关系中包含了弱电解质的分子浓度在内，则应考虑物料守恒。
①表示0.1 mol/L NaHCO3溶液中有关粒子浓度的关系正确的是( )
A、C(Na＋)>C(HCO3―)>C(CO32―)>C(H＋)>C(OH―)
B、C(Na＋)+C(H＋)==C(HCO3―)+C(CO32―)+C(OH―)
C、C(Na＋)+C(H＋)==C(HCO3―)+2C(CO32―)+C(OH―)
D、C(Na＋)==C(HCO3―)+C(CO32―)+C(H2CO3)
解析：A、NaHCO3溶液因为水解大于电离而呈碱性，因此C(OH―)>C(H＋)。 B、应考虑电荷守恒，C(CO32―)前应乘以2；C、电荷守恒符合题意；D、含弱电解质分子应考虑物料守恒，在NaHCO3溶液中存在下列关系：NaHCO3==Na＋+HCO3―；HCO3―H＋+CO32―；HCO3―+H2OH2CO3+OH― 则C(Na＋)==C(HCO3―)+C(CO32―)+C(H2CO3)符合题意。故选CD
1、两种物质混合不反应：
①用物质的量都是0.1 mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中C(CH3COO-)＞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-)＝0.2 mol/L
C.C(CH3COOH)＞C(CH3COO-) D.C(CH3COO-)＋C(OH-)＝0.2 mol/L
2、两种物质恰好完全反应
①在10ml 0.1mol·L-1NaOH溶液中加入同体积、同浓度HAc溶液，反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是( )。
A．c(Na+)＞c(Ac-)＞c(H+)＞c(OH-)
B．c(Na+)＞c(Ac-)＞c(OH-)＞c(H+)
C．c(Na+)＝c(Ac-)＋c(HAC)
D．c(Na+)＋c(H+)＝c(Ac-)＋c(OH-)
3、两种物质反应，其中一种有剩余：
(1)酸与碱反应型
关注所给物质的量是物质的量浓度还是pH。 在审题时，要关注所给物质的量是“物质的量浓度”还是“pH”，否则会很容易判断错误。（解答此类题目时应抓住两溶液混合后剩余的弱酸或弱碱的电离程度和生成盐的水解程度的相对大小。）
①把0.02 mol·L-1HAc溶液与0.01 mol·L-1NaOH溶液等体积混合，则混合液中微粒浓度关系正确的是( ) A、c(Ac-)＞c(Na+) B、c(HAc)＞c(Ac-)
C、2c(H+)＝c(Ac-)-c(HAc) D、c(HAc)+c(Ac-)＝0.01 mol·L-1
（2）盐与碱(酸)反应型
［讲］解答此类题目时应抓住两溶液混合后生成的弱酸或弱碱的电离程度和剩余盐的水解程度的相对大小。
将0.1mol·L-1醋酸钠溶液20mL与0.1mol·L-1盐酸10mL混合后，溶液显酸性，则溶液中有关粒子浓度关系正确的是( )。
A．c(CH3COO-)＞c(Cl-)＞c(H+)＞c(CH3COOH)
B．c(CH3COO-)＞c(Cl-)＋c(CH3COOH)＞c(H+)
C．c(CH3COO-)＝c(Cl-)＞c(H+)＞c(CH3COOH)
D．c(Na+)＋c(H+)＝c(CH3COO-)＋c(Cl-)＋c(OH-)
4、不同物质同种离子浓度比较型：
①物质的量浓度相同的下列溶液中，NH4+浓度最大的是（ ）。
A．NH4Cl B．NH4HSO4 C．NH3COONH4 D．NH4HCO3
解析：NH4+在溶液中存在下列平衡：NH4++ H2ONH3〃H2O + H+ B中NH4HSO4电离出大
量H+，使平衡向左移动，故B中c(NH4+)大于A中的c(NH4+)，C项的CH3COO-和D项的HCO3- 水解均呈碱性，使平衡向右移动，故C、D中c(NH4+)小于A中c(NH4+)，正确答案为B。