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高二化学:三大守恒与离子浓度大小比较
高二化学:三大守恒与离子浓度大小比较在高中化学“水溶液中的离子平衡”这一章，三大守恒（电荷、物料、质子）与离子浓度大小比较是绝对的压轴考点。 许多同学在解题时容易遗漏微粒，或是在质子守恒的书写上卡壳。今天，我们以具体的溶液为例，梳理一套基于“微粒分析”与“基准态法”的严谨推导逻辑。 无论面对何种复杂的电解质溶液，推导三大守恒式均可遵循以下四个步骤： 写方程式，找全微粒：结合溶质的完全电离、水的电离、弱离子的水解（或弱电解质的电离）方程式，列出溶液中存在的所有阳离子、阴离子及分子。 电荷守恒：基于溶液电中性原则，列出所有阳、阴离子的浓度关系（注意离子所带电荷数需作为系数）。 物料守恒：基于主要元素（如Na与C、Na与S）在反应前后的原子个数比不变，列出含该元素的各微粒浓度之和的关系式。 质子守恒（基准态法）：选定溶液中的主要微粒（基准物）和水分子。以水为参考，分析基准物得到质子（H⁺）和失去质子（H⁺）后的产物，依据“得质子总数 = 失质子总数”建立等式。 第一步：找全微粒 · 完全电离：Na₂CO₃ = 2Na⁺ + CO₃²⁻ · 水电离：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ · 水解：CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻；HCO₃⁻ + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH⁻ · 体系内微粒：Na⁺、H⁺、CO₃²⁻、HCO₃⁻、OH⁻、H₂CO₃。 第二步：电荷守恒 阳离子总电荷 = 阴离子总电荷。 · c(Na⁺) + c(H⁺) = 2c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(OH⁻) 第三步：物料守恒 初始投入的 Na 与 C 元素物质的量之比为 2:1。含碳微粒共有三种存在形式。 · c(Na⁺) = 2[c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(H₂CO₃)] 第四步：质子守恒（基准态法） · 选定基准物：H₂O、CO₃²⁻。 · 分析失质子（向左）：H₂O 失去 1 个 H⁺ 生成 OH⁻。 · 分析得质子（向右）：H₂O 得到 1 个 H⁺ 生成 H⁺；CO₃²⁻ 得到 1 个 H⁺ 生成 HCO₃⁻；CO₃²⁻ 得到 2 个 H⁺ 生成 H₂CO₃。 · 根据得失质子守恒：c(OH⁻) = c(H⁺) + c(HCO₃⁻) + 2c(H₂CO₃) 第一步：找全微粒 · 体系内微粒：Na⁺、H⁺、HCO₃⁻、CO₃²⁻、OH⁻、H₂CO₃。 第二步：电荷守恒 · c(Na⁺) + c(H⁺) = 2c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(OH⁻) 第三步：物料守恒 初始 Na 与 C 的物质的量之比为 1:1。 · c(Na⁺) = c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(H₂CO₃) 第四步：质子守恒（基准态法） · 选定基准物：H₂O、HCO₃⁻。 · 失质子产物：H₂O 失去 H⁺ 生成 OH⁻；HCO₃⁻ 失去 H⁺ 生成 CO₃²⁻。 · 得质子产物：H₂O 得到 H⁺ 生成 H⁺；HCO₃⁻ 得到 H⁺ 生成 H₂CO₃。 · 得失守恒：c(OH⁻) + c(CO₃²⁻) = c(H⁺) + c(H₂CO₃) 请依照上述四步法，自行推导 0.1 mol/L 的 Na₂SO₃、NaHSO₃、Na₂S 及 NaHS 溶液的三大守恒关系式。（详细推导答案见文末PDF资料包） 在建立了守恒概念后，离子浓度的比较主要依据“完全电离”与“微弱水解/电离”的相对大小。常考以下四类模型： 特征：弱电解质只有极少部分发生电离。 例：0.1 mol/L CH₃COOH 溶液 分析：大部分以分子形式存在，少量电离出 H⁺ 和 CH₃COO⁻，水电离出微量 H⁺ 和 OH⁻。 关系：c(CH₃COOH) > c(H⁺) > c(CH₃COO⁻) > c(OH⁻) 特征：盐完全电离，弱离子发生微弱水解。 例：0.1 mol/L CH₃COONa 溶液 分析：完全电离出 Na⁺ 和 CH₃COO⁻。CH₃COO⁻ 水解消耗自身，产生 OH⁻，溶液呈碱性。 关系：c(Na⁺) > c(CH₃COO⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺) 特征：酸式酸根离子既能电离又能水解，溶液酸碱性由程度更大的一方决定。 · ① 电离主导（显酸性）：如 0.1 mol/L NaHSO₃ 溶液。电离程度 > 水解程度。 关系：c(Na⁺) > c(HSO₃⁻) > c(H⁺) > c(SO₃²⁻) > c(OH⁻) · ② 水解主导（显碱性）：如 0.1 mol/L NaHCO₃ 溶液。水解程度 > 电离程度。 关系：c(Na⁺) > c(HCO₃⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺) > c(CO₃²⁻) 例：将 0.1 mol/L CH₃COOH 溶液与 0.1 mol/L CH₃COONa 溶液等体积混合。 分析：溶液主要由等物质的量的 CH₃COOH 和 CH₃COO⁻ 构成。由于 CH₃COOH 的电离程度 > CH₃COO⁻ 的水解程度，溶液整体显酸性。 关系：c(CH₃COO⁻) > c(Na⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻) 【真题1】 0.1 mol/L Na₂CO₃ 溶液中，下列关系式正确的是（多选）： A. c(Na⁺) + c(H⁺) = c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(OH⁻) B. c(Na⁺) = 2[c(CO₃²⁻) + c(HCO₃⁻) + c(H₂CO₃)] C. c(OH⁻) = c(H⁺) + c(HCO₃⁻) + 2c(H₂CO₃) D. c(Na⁺) > c(CO₃²⁻) > c(HCO₃⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺) 【答案】 B、C 【解析】 A项错在电荷守恒中 CO₃²⁻ 前漏乘2；D项错在 CO₃²⁻ 第一步水解产生的 OH⁻ 多于第二步产生的 HCO₃⁻，正确顺序应为 c(Na⁺) > c(CO₃²⁻) > c(OH⁻) > c(HCO₃⁻) > c(H⁺)。 【真题2】 将 pH=3 的盐酸和 pH=11 的氨水等体积混合，混合溶液中离子浓度大小关系正确的是（ ） A. c(Cl⁻) > c(NH₄⁺) > c(OH⁻) > c(H⁺) B. c(NH₄⁺) > c(Cl⁻) > c(OH⁻) > c(H⁺) C. c(Cl⁻) > c(NH₄⁺) > c(H⁺) > c(OH⁻) D. c(NH₄⁺) = c(Cl⁻) > c(H⁺) > c(OH⁻) 【答案】 B 【解析】 关键点在于氨水是弱碱，pH=11的氨水浓度远大于 pH=3 的盐酸。等体积混合时，氨水大量剩余。反应后溶液为 NH₄Cl 与 NH₃·H₂O 的混合物。因 NH₃·H₂O 的电离程度大于 NH₄⁺ 的水解程度，溶液显碱性，且 c(NH₄⁺) > c(Cl⁻)。 三大守恒的推导及浓度比较模型需要配合真题训练才能完全内化。如果需要王老师整理的《三大守恒推导过程+亚硫酸钠/硫化钠练习答案+四大模型经典真题解析》完整版PDF，可以关注公众号【化学笔记菌】，后台回复“三大守恒”即可领取打印版。 期中考试临近，水溶液中的离子平衡是高二上学期的核心难点。如果孩子在“三大守恒”的书写上容易漏掉微粒，或者在浓度比较题中缺乏分析逻辑，需要王老师进行针对性诊断与复习梳理的，可以在后台直接回复“咨询”，我会在后台留意并给出具体的复习建议。由于日常带班精力有限，每天仅限前5位家长，优先解答高二同学的问题。 我是化学王老师，专注分享高中化学干货。如果这篇文章对你有帮助，欢迎点赞+关注。
