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【摘 要】守恒是中学化学的重要思想,守恒法在化学解题中有重要应用,电荷守恒法是其中之一。文章从五个方面阐述了电荷守恒规律的应用。
【关键词】守恒法；电荷守恒；电极反应式；化学计算； 浓度
电荷守恒规律在高中化学中应用十分广泛，如果能熟练掌握这一规律，并能灵活运用到实际解题之中，可以使我们对复杂问题分析更加轻松、快捷、准确，从而达到事半功倍的效果。现将电荷守恒规律的应用举例说明：
一、离子浓度大小的比较
【例题1】下列说法正确的是：
A．常温下，将醋酸钠、盐酸两溶液混合后，溶液呈中性，溶液中c(Na+)大于c(Cl－)。
B．浓度均为0.1 mol·L-1的C6H5ONa溶液和CH3COONa溶液中，阴离子的总浓度前者小于后者。
C．将0.1 mol·L-1氨水滴加到一定量的稀盐酸中，可能出现：c(NH4+)＞c(Cl－)＞c(H+)＞c(OH－)。
D．将浓度相等的Na2CO3和NaHCO3等体积混合：c(Na+)+c(H+)=c(CO32－)+c(HCO3－)+c(OH－)。
【解析】A中运用电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(Cl－)+c(CH3COO－)+c(OH－)；又因为呈中性c(H+)=c(OH－)，即c(Na+)=c(Cl－)+c(CH3COO－)，则c(Na+)必大于c(Cl－)；B中根据电荷守恒分别可得：c(Na+)+c(H+)=c(C6H5O－)+c(OH－)；c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO－)+c(OH－)，比较阴离子总浓度可以等效比较阳离子总浓度，又因为c(Na+)相等，C6H5ONa的水解程度大于CH3COONa即碱性前者大于后者，所以c(H+)前者小于后者，即c(C6H5O－)+c(OH－) 【正确答案】A
二、离子方程式书写及正误判断
【例题2】下列离子方程式中正确的是：
A．H2SO4与Ba(OH)2溶液反应：Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO42- BaSO4↓＋H2O。
B．Ca(HCO3)2与过量Ca(OH)2溶液反应：Ca2＋＋2HCO3-＋2OH－ CaCO3↓＋CO32-＋2H2O。
C．FeCl2溶液中通入少量Cl2：Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-。
D．NaNO2溶液中加入酸性KMnO4溶液：2MnO4-＋5NO2-＋6H＋ 2Mn2＋＋5NO3-＋3H2O
【解析】A项正确应该是：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO42- BaSO4↓＋2H2O；B项正确应该是Ca2＋＋HCO＋OH－ CaCO3↓＋H2O；C中电荷不守恒，正确的是2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。
【正确答案】D
三、电极反应式的书写
【例题3】N2H4—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液，放电时生成N2、H2O, 则燃料电池放电时，负极的电极反应式是 。
【解析】第一步找准氧化剂、还原剂以及氧化产物、还原产物：N2H4+O2→N2+H2O；第二步负极是还原剂失去电子：N2H4—4e-→N2；第三步运用电荷守恒（电解质溶液呈碱性，加OH-）：N2H4—4e-+4OH-→N2；第四步H守恒加水：N2H4—4e-+4OH- N2+4H2O。
【答案】N2H4—4e-+4OH- N2+4H2O
四、离子的检验及推断
【例题4】今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K＋、NH4+、Cl－、Mg2＋、Ba2＋、CO32-、SO4+，现取三份100 mL溶液进行如下实验：
(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生。
(2)第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04 mol。
(3)第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。
根据上述实验，以下推测正确的是：
A．K＋一定存在
B．100mL溶液中含0.01mol CO2-3
C．Cl－一定存在
D．Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在
【解析】由第二步可知原溶液中NH4+为0.04 mol；第三步加盐酸后剩下的2.33g沉淀为BaSO4，即原溶液中SO2-4为0.01 mol，加盐酸溶解的（6.27-2.33）g沉淀为BaCO3，即原溶液中CO2-3为0.02 mol，由此可判断溶液中无Mg2＋、Ba2＋。现可根据溶液电荷守恒确定K＋一定存在，Cl－不确定。
【正确答案】A
五、简化复杂计算
【例题4】为测定某镁铝合金样品中铝的含量，进行了下列实验：取一定量合金，加入100mL 0.3 mol·L-1稀硫酸，合金完全溶解，产生的气体在标准状况下体积为560 mL；再加入0.2 mol·L-1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，用去350mL NaOH溶液。则所取样品中铝的物质的量为：
A．0.005 mol B．0.025 mol
C．0.01 mol D．0.03 mol
【解析】经分析当加入NaOH溶液至沉淀质量不再变化时，溶液中溶质为Na2SO4和NaAlO2；根据电荷守恒式：n(Na+)=2n(SO2-4)+ n(AlO2-)可求出n(AlO2-)=0.01 mol即n(Al)=0.01 mol。
【正确答案】C
【参考文献】
[1]2011年江苏高考化学第20题
[2]2007年上海高考化学第22题
[3]2010年乐山市高中第三次诊断性考试理科综合第13题
（作者单位：四川省郫县第二中学）
【关键词】守恒法；电荷守恒；电极反应式；化学计算； 浓度
电荷守恒规律在高中化学中应用十分广泛，如果能熟练掌握这一规律，并能灵活运用到实际解题之中，可以使我们对复杂问题分析更加轻松、快捷、准确，从而达到事半功倍的效果。现将电荷守恒规律的应用举例说明：
一、离子浓度大小的比较
【例题1】下列说法正确的是：
A．常温下，将醋酸钠、盐酸两溶液混合后，溶液呈中性，溶液中c(Na+)大于c(Cl－)。
B．浓度均为0.1 mol·L-1的C6H5ONa溶液和CH3COONa溶液中，阴离子的总浓度前者小于后者。
C．将0.1 mol·L-1氨水滴加到一定量的稀盐酸中，可能出现：c(NH4+)＞c(Cl－)＞c(H+)＞c(OH－)。
D．将浓度相等的Na2CO3和NaHCO3等体积混合：c(Na+)+c(H+)=c(CO32－)+c(HCO3－)+c(OH－)。
【解析】A中运用电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(Cl－)+c(CH3COO－)+c(OH－)；又因为呈中性c(H+)=c(OH－)，即c(Na+)=c(Cl－)+c(CH3COO－)，则c(Na+)必大于c(Cl－)；B中根据电荷守恒分别可得：c(Na+)+c(H+)=c(C6H5O－)+c(OH－)；c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO－)+c(OH－)，比较阴离子总浓度可以等效比较阳离子总浓度，又因为c(Na+)相等，C6H5ONa的水解程度大于CH3COONa即碱性前者大于后者，所以c(H+)前者小于后者，即c(C6H5O－)+c(OH－)
二、离子方程式书写及正误判断
【例题2】下列离子方程式中正确的是：
A．H2SO4与Ba(OH)2溶液反应：Ba2＋＋OH－＋H＋＋SO42- BaSO4↓＋H2O。
B．Ca(HCO3)2与过量Ca(OH)2溶液反应：Ca2＋＋2HCO3-＋2OH－ CaCO3↓＋CO32-＋2H2O。
C．FeCl2溶液中通入少量Cl2：Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-。
D．NaNO2溶液中加入酸性KMnO4溶液：2MnO4-＋5NO2-＋6H＋ 2Mn2＋＋5NO3-＋3H2O
【解析】A项正确应该是：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO42- BaSO4↓＋2H2O；B项正确应该是Ca2＋＋HCO＋OH－ CaCO3↓＋H2O；C中电荷不守恒，正确的是2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。
【正确答案】D
三、电极反应式的书写
【例题3】N2H4—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液，放电时生成N2、H2O, 则燃料电池放电时，负极的电极反应式是 。
【解析】第一步找准氧化剂、还原剂以及氧化产物、还原产物：N2H4+O2→N2+H2O；第二步负极是还原剂失去电子：N2H4—4e-→N2；第三步运用电荷守恒（电解质溶液呈碱性，加OH-）：N2H4—4e-+4OH-→N2；第四步H守恒加水：N2H4—4e-+4OH- N2+4H2O。
【答案】N2H4—4e-+4OH- N2+4H2O
四、离子的检验及推断
【例题4】今有一混合物的水溶液，只可能含有以下离子中的若干种：K＋、NH4+、Cl－、Mg2＋、Ba2＋、CO32-、SO4+，现取三份100 mL溶液进行如下实验：
(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀产生。
(2)第二份加足量NaOH溶液加热后，收集到气体0.04 mol。
(3)第三份加足量BaCl2溶液后，得干燥沉淀6.27g，经足量盐酸洗涤、干燥后，沉淀质量为2.33g。
根据上述实验，以下推测正确的是：
A．K＋一定存在
B．100mL溶液中含0.01mol CO2-3
C．Cl－一定存在
D．Ba2＋一定不存在，Mg2＋可能存在
【解析】由第二步可知原溶液中NH4+为0.04 mol；第三步加盐酸后剩下的2.33g沉淀为BaSO4，即原溶液中SO2-4为0.01 mol，加盐酸溶解的（6.27-2.33）g沉淀为BaCO3，即原溶液中CO2-3为0.02 mol，由此可判断溶液中无Mg2＋、Ba2＋。现可根据溶液电荷守恒确定K＋一定存在，Cl－不确定。
【正确答案】A
五、简化复杂计算
【例题4】为测定某镁铝合金样品中铝的含量，进行了下列实验：取一定量合金，加入100mL 0.3 mol·L-1稀硫酸，合金完全溶解，产生的气体在标准状况下体积为560 mL；再加入0.2 mol·L-1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，用去350mL NaOH溶液。则所取样品中铝的物质的量为：
A．0.005 mol B．0.025 mol
C．0.01 mol D．0.03 mol
【解析】经分析当加入NaOH溶液至沉淀质量不再变化时，溶液中溶质为Na2SO4和NaAlO2；根据电荷守恒式：n(Na+)=2n(SO2-4)+ n(AlO2-)可求出n(AlO2-)=0.01 mol即n(Al)=0.01 mol。
【正确答案】C
【参考文献】
[1]2011年江苏高考化学第20题
[2]2007年上海高考化学第22题
[3]2010年乐山市高中第三次诊断性考试理科综合第13题
（作者单位：四川省郫县第二中学）