守恒思想是化学中一种重要的理论基础,它包括质量守恒、电荷守恒、物料守恒等原则,这些原则在解决化学问题时起到至关重要的作用。以下将结合题目内容来详细阐述这些知识点:
1. **质量守恒**:铜与硝酸反应,铜的质量减少与硝酸根离子的减少量存在对应关系。根据题目中的信息,Cu的质量减少76.8mg,若NO3-减少2×10^-3mol,通过计算可得Cu与NO3-的摩尔比,进一步推算出H+的变化量。答案选项中涉及到的H+浓度变化,需要根据反应方程式和质量守恒来确定。
2. **物料守恒**:在CaCl2和CaBr2混合物与氯气反应的问题中,物料守恒指的是钙离子、氯离子和溴离子的总数在反应前后保持不变。通过反应前后的固体质量变化,可以推算出各离子的比例。例如,氯气会将Br-氧化成Br2,使得CaBr2转化为CaCl2,从而改变溶液中Ca2+、Cl-和Br-的比例。
3. **电荷守恒**:在醋酸与氢氧化钾反应的问题中,电荷守恒原则表明溶液中阳离子的总电荷等于阴离子的总电荷。分析Va和Vb的关系,可以判断溶液中各离子浓度的关系。例如,Va>Vb时,醋酸剩余,因此c(CH3COO-)小于c(K+);Va=Vb时,恰好完全反应,溶液中c(CH3COOH)+c(H+)=c(OH-)。
4. **物料平衡**:在NH4Fe(SO4)2·6H2O的溶液中,物料平衡要求所有含铁元素和硫酸根的粒子浓度之和等于氢氧根离子的浓度加上所有含铵离子的粒子浓度。其他题目中的离子浓度比较也需要基于物料平衡和电荷守恒进行。
5. **离子浓度与pH的关系**:通过pH值与离子浓度的关系图,可以判断不同pH下溶液中各离子的相对浓度。比如W点表示的溶液中,根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=2c(SO4 2-)+c(OH-)+c(Cl-)。
6. **酸碱反应的离子浓度**:NaHS与NaOH混合,需要考虑酸碱反应的程度以及HS-的水解和电离平衡。例如,a=2b时,HS-与OH-反应生成S2-,但同时HS-自身也会发生水解,所以c(S2-)可能不完全等于2c(HS-)。
7. **酸碱滴定**:Na2CO3与HCl的滴定过程中,涉及碳酸盐的分步离解和酸碱反应。分析滴定曲线可以找出各离子浓度的关系。例如,V=15mL时,碳酸钠与盐酸反应后,既有NaCl也有NaHCO3,此时c(Na+)=c(Cl-)+c(CO3 2-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)。
8. **碱性溶液中的离子浓度**:在含有Na+、CH3COO-、H+、OH-的溶液中,离子浓度关系受到酸碱平衡和水解的影响。例如,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)是可能的碱性平衡状态。
9. **盐类水解**:NaB溶液的pH=8说明B-离子会发生水解,c(Na+)-c(B-)=c(OH-)-c(H+)=10^(-7)-10^(-8)=9.9×10^-7mol·L^-1。而在NH4HSO4与NaOH的混合溶液中,电荷守恒和物料守恒同样适用。
总结来说,这些题目涵盖了守恒法解题技巧的核心知识点,包括质量守恒、物料守恒和电荷守恒在化学平衡、离子浓度计算、酸碱反应等方面的应用。通过这些实例,学生可以深入理解并掌握化学中的守恒思想。