图示法巧解三大守恒关系

2013-12-27张婷

数理化学习·教育理论版 2013年10期

张婷

本文以安徽省高考卷13题为例，阐述如何用图示方法，巧妙、快速、清晰的呈现和列出电荷、质子、物料三大守恒关系.

例（2013安徽卷）已知NaHSO3溶液显酸性，溶液中存在以下平衡： HSO-3+ H2OH2SO3 + OH- ① HSO-3H+ + SO2- ②.向0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质，下列有关说法错误的是：（B）加入少量Na2SO3固体，则c（H+）+c（Na+）=c（HSO-3）+c（OH-） +c（SO2-3）

由于加入的Na2SO3固体量未知，混合后的溶液应该理解为NaHSO3和Na2SO3的任意比例混合液.在日常教学中，单一溶液或1∶1混合溶液进行的分析和练习较多，任意比例混合溶液可以以上述两种情况为基础，深入剖析、理解本质，从而得出规律.

一、单一溶液：Na2SO3及NaHSO3

1.电荷守恒

溶液总是呈电中性，溶液中所有阳离子所带的正电荷之和一定等于所有阴离子所带的负电荷之和.充分考虑溶液中各微粒的电离、水解情况，确定溶液所含离子种类和电量是解题关键.

无论NaHSO3还是Na2SO3的单一溶液，都含有H+、Na+、HSO-3、OH-、SO2-3这5种离子.其中由于每个SO2-3 离子带2个电荷量， c（SO2-3）前需乘以2来表示SO2-3所带的总电荷量.

图1电荷守恒图2Na2SO3物料守恒图3NaHSO3物料守恒图示法首先在左框列入所有阳离子，右框列入所有阴离子.依据电荷守恒，所有离子乘以所带电荷量后，左框和右框电荷总量相等，如图1.由图1，轻易得出2种单一溶液的电荷守恒都为：c（H+） +c（Na+）=c（HSO-3） +c（OH-） +2c（SO2-3）

2.物料守恒

无论溶液中微粒如何变化，溶液各组成元素的原子总数不变.Na2SO3溶液中各微粒发生量的变化，本质上受SO2-3 水解的影响.原本Na2SO3中c（Na+）=2c（SO2-3），溶液中SO2-3水解成HSO-3、H2SO3，从而引起H+、OH-发生变化.

NaHSO3溶液中各微粒发生量的变化，本质上受HSO-3电离和水解的影响.原本NaHSO3中c（Na+）=c（HSO-3），溶液中HSO-3电离成SO2-3、水解成H2SO3，从而引起H+、OH-发生变化.

可见抓住关键微粒SO2-3或HSO-3中的核心元素S的守恒是解题关键.

图示法首先画原物质关系框，分析电离、水解情况后在现物质情况框内画出转化后所有新微粒.依据物料守恒，原物料和现物料形式虽不同，但量仍相等，如图2、3.

由图2，轻易得出单一Na2SO3溶液的物料守恒为：c（Na+）=2[c（SO2-3）+c（HSO-3） +c（H2SO3）]

由图3，轻易得出单一NaHSO3溶液的物料守恒为：c（Na+）=c（SO2-3）+c（HSO-3）+c（H2SO3）.

3.质子守恒

溶液中离子或分子得到和失去质子（即H+）的量总是相等.质子守恒可以由电荷守恒和物料守恒关系联立得到，比较麻烦且若电荷守恒或物料守恒关系式列错，则一错俱错，这种方式虽可用于解题，但无益于质子守恒本质的理解.

根据质子守恒本质，分析哪些微粒得到或失去质子，得失多少质子后转化成何种微粒，是解题关键，且一步到位.

Na2SO3溶液中SO2-3水解，得到1个电子成HSO-3或得到2个电子成H2SO3.同时水分子会电离，得到1个电子成H3O+或失去1个电子成OH-.

NaHSO3溶液中HSO-3电离，失去1个电子成SO2-3；同时HSO-3水解得到1个电子成H2SO3.