高中化学中的守恒主要包括电荷守恒、物料守恒和质子守恒三种类型,具体写法如下:
定义 :溶液中阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量,适用于任何电解质溶液。
公式 :
$$
c(Na^+)+c(H^+)=c(Cl^-)+c(OH^-)
$$
注意事项 :
需准确列出所有存在的离子(如$NH_4^+、H^+、Cl^-、OH^-$);
注意离子所带电荷数(如$CO_3^{2-}$带2个负电荷)。
定义 :溶液中某一元素以不同存在形式的总浓度保持恒定,与水的存在无关。
公式 :
以$NaCl$为例 :
$$
c(Na^+)=c(Cl^-)
$$
以$Na_2CO_3$为例 :
$$
c(Na^+)=2[c(CO_3^{2-})+c(HCO_3^-)+c(H_2CO_3)]
$$
注意事项 :
等式两边仅包含溶质中非$H$、$O$元素;
需根据溶质化学式确定元素比例关系。
定义 :通过电荷守恒和物料守恒联立推导得出的守恒关系,用于描述溶液中质子转移情况。
示例 :
以$NH_4Cl$溶液为例,
电荷守恒 :
$$
c(NH_4^+)+c(H^+)=c(Cl^-)+c(OH^-)
$$
物料守恒 :
$$
c(NH_4^+)+c(NH_3cdot H_2O)=c(Cl^-)
$$
质子守恒 :
将物料守恒代入电荷守恒,消去$c(NH_4^+)$和$c(Cl^-)$,得到:
$$
c(NH_3cdot H_2O)+c(H^+)=c(OH^-)
$$
注意事项 :
质子守恒通常需要先写出电荷守恒和物料守恒,再通过代数消元得到;
适用于复杂缓冲体系(如$NH_4Cl/NaHCO_3$混合溶液)。
总结 :
电荷守恒 :直接根据离子电荷列等式;
物料守恒 :依据溶质组成元素比例列等式;
质子守恒 :通过前两者联立推导得出。
实际应用中需结合具体溶液成分灵活选择和推导。