电荷守恒

守恒计算问题

守恒计算问题是指利用某种量的相等关系进行技巧计算的一类问题，它是矛盾对立面的

统一，是一种宏观稳定的湮灭计算；从微观来看是电子、原子的行为，从宏观来看是化合价

和质量的结果电子对应化合价，原子对应质量。它的一般解题方法是设一个未

知数，解一元一次方程。守恒问题包括总质量守恒、电荷守恒、电子守恒、原子守恒和总价

数相等关系，下面分别讨论之。

二．电荷守恒

2、离子反应

由于离子反应方程式并不包括所有的离子，从反应的离子来看，反应后也可能出现带电

的离子，因而电荷守恒可以这样来描述：

在离子方程式中，反应的离子电荷总数一定等于反应后生成的离子电荷总数。

1．在一定条件下，

n

3

RO

和I－发生反应的离子方程式如下：

n

3

RO

＋6I－＋6H+＝R－＋3I

2

＋3H

2

O

(1)

n

3

RO

中R元素的化合价是_________；

(2)R元素的原子最外层的电子数是___________。(MCE94)

解析：(1)根据电荷守恒得：n＋6×(1)＋6×1＝1，n＝5。中，R应为＋5价。(2)有

学生误认为ROn

3

-中R的最外层电子数为5，实际上R－是8电子稳定结构，故R原子为8－1

＝7。也可以这样分析NO

3

-—N是不正确的，RO

3

-中有ⅤA族的NO

3

-和ⅦA族的ClO

3

-。

3如果从电子得失守恒来考虑，其算式应与此不同。

3、溶液反应

由于两种或几种电解质发生反应后，溶液仍为电中性，因此必须弄清反应后溶液中存在

的电解质或阴阳离子，再按电中性原理进行计算。

1．某混合溶液中MgCl

2

的浓度为2mol/L，AlCl

3

的浓度为3mol/L，将此溶液200mL

中的Mg2+完全沉淀，需加入16mol/L的NaOH溶液的体积多少？

解：反应结束后，溶液中溶质为NaCl和NaAlO

2

，根据阴阳离子电荷守恒，有：

nNa+＝nAl3+＋nCl

设需加入NaOH溶液的体积为x，

16mol/L×x＝3×2mol/L＋3×3×02L＋2×2×02L

x＝2L

答：需要2LNaOH溶液。

2．把氢氧化钠溶液或氨水滴入同浓度(mol/L)的硫酸铜溶液中即有沉淀生成。由实验得

知：当碱溶液和硫酸铜溶液的体积比为1.5∶1时，残留在溶液中的Cu2+量极小(可认为铜离

子全部进入沉淀)。此时所生成沉淀的化学式是________________。

解析：(1)用化学方程式求解。4CuSO

4

＋6NaOH＝3Cu(OH)

2

＋CuSO

4

＋3NaSO

4

,由于溶

液中无铜离子，故应沉淀出3Cu(OH)

2

·CuSO

4

。(2)用电荷守恒计算。由2Cu2+与3OH－知，

两者不相等，还应有阴离子，而溶液中只有

SO

4

2-了，故应为4Cu2+、6OH－和

SO

4

2-了。

3．在一种一元强碱MOH溶液中加入一种一元酸HA溶液，反应后溶液呈中性。甲同学

认为溶液中cA－＝cM+；而乙同学认为cA－和cM+可能相等，也可能不等。你认为正确

的是______同学。理由是_____________________________________________________。

解答：甲。因为溶液中存在M+、A－、H+、OH－四种离子，cM+＋cH+＝cOH＋cA。

因为溶液是中性，且溶液中cH+＝cOH，故cA＝cM+。

4．常温下，把氨水滴到盐酸中，当cNH

4

+＝cCl时，混合溶液的pH为(B)

A.＞7B.＝7C.＜7D.无法判断

解析：在溶液中cH+＋cNH

4

+＝cCl＋cOH，由于cNH

4

+＝cCl，所以cH+＝

cOH，pH＝7，故应选B。

5．在硫酸铝、硫酸钾、明矾三种物质组成的混合溶液中，当SO

4

2-的浓度为0.20mol/L

时，加入等体积0.20mol/L的KOH溶液，使生成的白色沉淀恰好完全溶解，那末原溶液中

K+浓度是(B)

A.0.20mol/LB.0.25mol/LC.0.225mol/LD.0.45mol/L

解析：Al3+AlO

2

-，溶液中为K+、AlO

2

-、SO

4

2-，Al3+4OH－

0.050.20

0.20×1＋C(K+)×1＝0.20×2＋0.05×1

(K+)(SO

4

2-)(AlO

2

-)c(K+)＝0.25mol/L，应选B。

6．已知某H

2

SO

4

、FeSO

4

、Fe

2

SO

4



3

混合溶液100mL，其中阳离子浓度相等，SO

4

2-浓

度为6mol/L，此溶液中还可溶解铁粉的质量为A

A112gB168gC336gD56g

解析：根据电中性原理，可得：cH+＋2cFe2+＋3cFe3+＝2cSO

4

2-。又由于cH+＝

cFe2+＝cFe3+，则6cH+＝2×6，cH+＝2mol/L。能溶解铁粉的质量为：56g/mol2mol

/L×01L×05＋2mol/L×01L×05×56g/mol＝112g。故应选A。

7．往100mL溴化亚铁溶液中缓慢通入2.24L(标准状况)氯气，反应完成后溶液中有

3

1

的

溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度。

解法一：电子守恒法。由提示知，还原性：Fe2+＞Br－，Br－已部分被氧化，故Fe2+已全

部被氧化。

设原FeBr

2

的物质的量浓度为x，根据氧化还原反应中，得电子总数等于失电子总数，

可得：

(x＋2x×

3

1

)×0.1L×1＝2×

1-molL4.22

L24.2



x＝1.2mol·L1

解法二：电中性法。反应后所得溶液中的离子有Fe3+、Cl和Br－(剩余

2

3

)。

3x＝

2

3

x×2＋2×

1-molL4.22

L24.2



，x＝1.2mol·L－1。

8．某地酸雨经检验，除H+和OH－外，还有Na+、Cl、

NH

4

+、

SO

4

2-，其物质的量浓度

依次为：cNa+＝7.0×106mol/L、cCl＝3.5×105mol/L、cNH

4

+＝2.3×105mol/L、

cSO

4

2-＝2.5×106mol/L。则酸雨的pH值为________________。

(答：5)

4、晶体结构

在离子晶体中，存在着阴、阳离子，也适合于电中性原理，即：阴离子电荷总数等于阳

离子电荷总数。

1．某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为

Al

2

OH

n

Cl

m

·yH

2

O，式中m等于MCE200020B

A．3－nB．6－nC．6＋nD．3＋n

解析：可用电荷守恒。2×3＋1×n＋1×m＝0，m＝6－n。

2．(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它

向三维空间延伸得到完美晶体。NiO(氧化镍)晶体的

结构与NaCl相同，Ni2+与最邻近O2－的核间距离为

a×10－8cm，计算NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔

质量为74.7g·mol－1)

(2)天然的和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在

如右图所示的缺陷：一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被Ni3+两个所取代。其结果晶体仍呈电中

性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为Ni

0.97

O，试计算该晶体

中Ni3+与Ni2+的离子数之比。MCE9933

解：(1)1cm3中阴、阳离子总数＝(

cm10

1.00cm

8-a

)3

1cm3中Ni2+—O2－离子对数＝(

cm10

1.00cm

8-a

)3×

2

1

密度＝

1-23

1-33

8-

mol1002.62

molg7.74cm)

cm10

1.00cm

(





a

＝

3

62.0

a

g·cm－3

(说明：式中6.02×1023mol－1用N

A

代入，即：

密度＝

A

1-33

8-

2

molg7.74cm)

cm10

1.00cm

(

N

a





同样正确)

(2)设1mol中含Ni3+xmol，Ni2+(0.97－x)mol

根据电中性：3xmol＋2(0.97－x)mol＝2×1mol

x＝0.06

Ni2+为(0.97－x)mol＝0.91mol

离子数之比Ni3+∶Ni2+＝0.06∶0.91＝6∶91数