例谈电荷守恒巧解试题

刘国庆　黄友泉

电荷守恒存在于任意一个呈电中性的体系中，例如溶液、混合物、化合物、胶体等，其实质是指电解质溶液中正负电荷的代数和为零。该文分类解析电荷守恒的应用。

1.计算溶液的pH

例题1 某地酸雨经过检验除含有H+、OH-外，还测得下列数据c（Na+）=2.3×10-5mol/L、c（Cl-）=3.5×10-5mol/L、c（NH4+）=7.0×10-6mol/L、c（SO2-4）=2.5×10-6mol/L，该地酸雨的pH为（ ）。

A.5.0 B.4.0 C.3.0 D.2.0

解析 在电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，电解质溶液呈电中性。

根据酸雨的定义，酸雨溶液的pH＜5.6，A、B、C、D皆小于5.6，不能用排除法。由于是酸雨，c（H+）远大于c（OH-），所以c（OH-）可以忽略不计。

设氢离子浓度为c（H+），

电荷守恒：

c（Na+）+c（NH-4）+c（H+）=c（Cl-）+2c（SO2-4）

代人数据：

2.3×10-5mol/L+7.0×10-6mol/L+c（H+）

=3.5×10-5mol/L+2×2.5×10-6mol/L

解得c（H+）=1.0×10-5mol/L

pH=-lgc（H+）=-lg1.0×10-5=5.0

综上所述，该题的正确答案为A选项。

2.计算离子的物质的量

例题2 由NaCl、MgCl2、MgSO4 3种盐组成的混合溶液，n（Na+）=0.1mol、n（Mg2+）=0.25mol、n（Cl-）=0.2mol、则n（SO2-4）为（ ）。

A.0.3mol B.0.1mol

C.0.2mol D.0.5mol

解析 在电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，电解质溶液呈电中性。

设硫酸根离子的物质的量为n（SO2-4），

电荷守恒：

n（Na+）+2n（Mg2+）=n（Cl-）+2n（SO2-）

代入数据：

0.1mol+2×0.25mol=0.2mol+2×n（SO2-4）

解得n（SO2-4）=0.2mol

综上所述，该题的正确答案为C选项。

3.计算物质的质量

例题3 由CuSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3组成的混合溶液600mL，c（SO2-4）=0.100mol/L。投入一些锌粉，反应后得到一些固体沉淀，经过测定沉淀中含有Cu、Fe，但不含Zn，溶液中还有0.010mol Fe2+。则投入的锌粉质量是（ ）。

A.13.0g B.9.75g

C.3.25g D.6.50g

解析 依题意沉淀中含有Cu、Fe，但不含Zn，根据Fe3+的氧化性和金属活动顺序表知道原混合溶液中的CuSO4、Fe2（SO4）3一定会与Zn发生氧化还原反应，反应后溶液中还有Fe2+，最终溶液为ZnSO4、FeSO4的混合溶液。

电荷守恒：

2n（Fe2+）+Zn（2n2+）=2n（SO2-4）

化简得到：

n（Fe2+）+n（Zn2+）=n（SO2-4）

代人数据：

0.010mol+n（Zn2+）=0.6L×0.100mol/L

解得n（Zn2+）=0.050mol

m（Zn2+）=0.050mol×65g/mol=3.259

综上所述，该题的正确答案为C选项。

4.计算离子的浓度比

例题4 由CaCl2、CaBr2组成的混合物13.400g溶于水配成500.00mL溶液，再通人过量的Cl2，完全反应后将溶液蒸干，得到干燥固体11.175g。则原溶液中c（Ca2+）：c（Cl-）：c（Br-）为（ ）。