Solicitud urgente: El maravilloso uso de la conservación de carga (escrito por un profesor de química...)El maravilloso uso de la conservación de carga en soluciones de electrolitos es una de las identidades básicas en la química de la escuela secundaria. Comprender el significado de conservación de carga y ser bueno usándolo para encontrar relaciones de equivalencia en soluciones es un método importante para resolver problemas relacionados con soluciones y entrenar el pensamiento de los estudiantes. También es un punto de prueba común y un conocimiento candente en la química del examen de ingreso a la universidad. . 1. La importancia de la conservación de la carga. Cualquier solución es eléctricamente neutra porque el número total de cargas positivas y negativas transportadas por aniones y cationes es igual, o la suma algebraica de las cargas transportadas por varias partículas en la solución antes y después de la reacción iónica es igual. no cambiar estas dos identidades. En química, se llama ley de conservación de la carga. Por ejemplo, la ecuación iónica para la reacción de RO3n- e I- bajo ciertas condiciones: RO3n- +6I-+ 6H+=R-+ 3I2+3H2O La suma algebraica de las cargas en las partículas delantera y trasera permanece sin cambios (es decir. , conservación de carga): -n+(- 1) × 6+(+65438+). 2. Aplicación de la conservación de carga 1. Determinar la * * * existencia de iones en la solución [Ejemplo 1] Se sabe que el ácido nítrico es tan fuerte como el ácido sulfúrico concentrado y el aluminio puede reaccionar de la siguiente manera: 2Al+2OH-+2H2O =2AlO2-+3H2 ↑En ausencia de En una solución transparente, agregar polvo de aluminio puede liberar gas hidrógeno. Sólo pueden existir algunos iones de Mg2+, Cu2+, H+, Ba2+, Ag+, OH-, CO32-, HCO3-, SO32-, SO42- y NO3-. Trate de juzgar los iones que pueden existir en grandes cantidades en la solución: (1) Cuando se genera Al3+: (2) Cuando se genera Al2-: [Análisis de ideas] La solución es incolora y no hay Cu2+ ni en medios ácidos ni solución alcalina. Cuando se agrega polvo de aluminio, combinado con información conocida, (1) cuando se genera Al3+, debe haber H+ en la solución original. Debido a la conservación de la carga, solo pueden existir soluciones aniónicas * * * son neutras. Debido a que el NO3- tiene fuertes propiedades oxidantes en condiciones ácidas y no puede producir hidrógeno, debe haber SO42-. Debido a que Ba2+, Ag+ y SO42- pueden formar precipitación, no existen en grandes cantidades. La presencia o ausencia de Mg2+ no tiene ningún efecto sobre el fenómeno, pero puede existir en la solución. (2) Cuando se genera AlO2-, debe haber OH- en la solución y, debido a la conservación de la carga, debe haber cationes que puedan * * *, por lo que debe haber Ba2+. En presencia de Ba2+, no puede existir plasma SO42-, CO32- y SO32- que pueda formar precipitados, pero sí NO3-. Respuesta: (1) H+, SO42-, Mg2+ (2) OH-, Ba2+, NO3-2, determine la acidez y alcalinidad de la solución [Ejemplo 2] Se sabe que una solución neutra se refiere a c(OH-)= c en la solución (H+), se mezclan una cierta cantidad de solución de ácido acético y una solución de hidróxido de sodio a una cierta temperatura. Entonces esta solución debe ser ()A, ácida B, alcalina C, neutra D. Es imposible juzgar [análisis de pensamiento] porque el agua es un electrolito muy débil que existe en todas las soluciones: H2OOH-+ H+ cualquier solución acuosa Contiene OH- +H+. Por lo tanto, no importa cuál sea excesivo después de mezclar la solución de ácido acético y la solución de hidróxido de sodio, solo existirán c(Na+), c(H+), c(CH3COO-) y c(OH-), porque c(CH3COO-)= c(Na+) Es conservación de carga. La opción c es correcta. 3. Comparación de concentraciones de iones [Ejemplo 3] Cuando la temperatura es de 25 °C, se deja caer agua con amoníaco diluido en ácido sulfúrico diluido. Cuando la solución tiene un pH = 7, c(OH-)=c(H+), se obtiene la siguiente relación. es correcto: ()A . C(NH4+)= C(SO42-)B . C(NH4+)> C(SO42-)C . (H+) = C(SO42-)+C(OH-) [Análisis de pensamiento] Se deja caer agua con amoníaco diluido en ácido sulfúrico diluido, sin importar cuál sea excesivo, los únicos aniones y cationes en la solución son C(NH4+), C(H+) y C(SO42). Según la conservación de carga c(NH4+)+c(H+) = 2c(SO42-) +c(OH-), seleccione B4. Suplemento y balance de elementos faltantes en reacciones iónicas [Ejemplo 4] En la reacción: 1NO3-+4Zn. Si la estequiometría de NO3- y Zn es fija, los coeficientes de H2O en la ecuación iónica balanceada son ()A, 2B, 4C, 6D y 8. [Análisis ideológico] Esta pregunta es esencialmente un problema de equilibrio de una ecuación iónica. La falta de iones puede ser determinada por los componentes y cargas positivos y negativos. Los coeficientes de NH3 obtenidos de la conservación de los átomos de N y Zn son 1 y 4 respectivamente. De la conservación de la carga (sea x el coeficiente de OH-): -1+x× (-1) = 4× (-2). , x=7, es decir 1no3-+4zn+. 5. Determinar la valencia del elemento [Ejemplo 5] Bajo ciertas condiciones, la reacción entre R2O7n- y Fe2+ es la siguiente: R2O7n-+6fe 2 ++ 14h+= 7H2O+6fe 3 ++ 2r 3+ entonces la valencia del elemento elemento R en R2O7n- es. [Análisis de pensamiento] Supongamos que la valencia del elemento r es x, entonces: {2x+(-2) × 7 =-n (regla de valencia) 6x(+2)+14x(+1)+(-n)= 6x(+ 3 )+2x 3 (conservación de carga).
2x +(-2)×7=-n (ley de valencia) 6x(+2)+14x(+1)+(-n)= 6x(+3)+2x(+3)(conservación de carga)x = uso para resolver ecuaciones. Es decir, la valencia del elemento R en R2O7n- es +6. Calcule la concentración de iones o la cantidad de sustancias en la solución [Ejemplo 6] Una solución mixta compuesta de sulfato de potasio, sulfato de aluminio y ácido sulfúrico tiene c (h+) = 0,1mol L-1, c (Al3+) = 0,4mol L-1, c (SO42-0). Entonces c(K+) es ()a 0,15mol L-1b 0,2mol L-1c 0,3mol L-1d . ignorarse [Nota: La concentración de c(H+) o c(OH-) proviene de la conservación de carga 3c(Al3+)+c(h+)+c(k+)= 2c(SO4 2-)+c(OH-)- c(OH -)-c(h+)-3c(Al3+)= 2×0.8mol L-1+0-0.1mol L-1-3×4mol L-1, = 0.3 Simplifique el cálculo complejo [Ejemplo 8] Combinar Una oxidación de hierro se disuelve con 50 ml de ácido clorhídrico de 1,4 mol L-1. La solución resultante también puede absorber 56 ml de Cl2 en condiciones estándar y convertir Fe2+ en Fe3+. Por lo tanto, la fórmula química del óxido es ()A, fe3b. , Fe3O4C, Fe3O5d. El ácido clorhídrico simplemente lo disuelve para formar agua, por lo que tiene las siguientes características: 2 HCl H2O on(o)=×n(HCl)=×0.05 L×1.4mol L-1 =×0.07mol = 0.035mol Cuando Fe2+ en el La solución se oxida completamente. Cuando se convierte en Fe3+, se obtiene una solución que contiene solo FeCl3. Debido a la conservación de la carga: 3n(Fe3+)+n(H+)=n(Cl-)+n(OH-), no hay exceso de ácido, los H+ y OH- liberados por la energía hidroeléctrica son relativamente insignificantes y el Cl- proviene de HCl y Cl2. Entonces n(Fe3+)=×n(Cl-)total =×[n(HCl)+2n(Cl2)]=×[0.07mol+2×0.056 l/22.4 l mol-1]= 0.025mol, entonces hay norte (Fe3+). Ejercicios de seguimiento: 1. Bajo ciertas condiciones, Ro3n- y el gas flúor pueden reaccionar de la siguiente manera: Ro3n-+F2+2OH-= Ro4-+2f-+H2O, por lo que la valencia del elemento R en Ro3n- es ()A+4B+5C+6D+ 72, a 5,65438. Si se añade una cantidad adecuada de solución de NaOH a la solución de reacción para precipitar iones de magnesio y aluminio, la masa del precipitado formado es ()a, 7,255 g de B, 9,35 g de C, 13,6 g de D, 22,1 g3. Se sabe que hay Fe+2Fe3+=3Fe2+ en la solución, y ahora hay algo de sulfato ferroso, sulfato férrico y sulfato férrico. Se sabe que el número y la concentración de cationes en la solución son los mismos (independientemente de los H+ y OH- producidos por la ionización del agua), C(SO42-)=6mol/L, entonces la masa máxima de polvo de hierro soluble de esta solución es ()a 11,2 GB 16,8 g C 19,6 g . Si la cantidad de Fe3+ en la solución es 4a, entonces la cantidad de SO42- es ()a, 7a B. Cualquier solución a temperatura ambiente tiene una reversible muy débil. Reacción: H2OOH-+ H+ disuelve 0,0100 moles de CH3Coona y 0,0040 moles de HCl en agua para preparar una solución mixta de 0,50 litros, juzgue. (2) La suma de las cantidades de sustancias con dos partículas en la solución debe ser igual a 0,010 mol, que es la suma. (3) n(CH3COO-)+n(OH-)-n(H+) = mol en la solución. Anexo: Respuestas de referencia y análisis parcial 1, B.2, c. Dado que la mezcla de magnesio y aluminio en 5.1 pierde electrones, Mg2+ y Al3+ simplemente se combinan con OH- para formar un precipitado, que no está cargado. El número de cargas negativas de este OH- es igual al número de electrones transferidos. -1×n(OH-)=-1×n(E-)=-1×2×n(H2)n(OH-)= 2×5,6 l/22,4 l mol-1 = 0. La cantidad y concentración de sustancias catiónicas en la solución original son n(Fe3+)=n(Fe2+)=n(H+)=x, C(SO42-)=6mol/L, y la conservación de carga es: 6 mol/L× 0,1L× 2 = 3×N(Fe3+). Ignorando el H+ y el OH- producidos por la ionización del agua, la conservación de los átomos y las cargas de hierro es: n(Fe2+)= n(so42-)= 6mol/l×0.1l = 0.6mol = 0.2mol+0.2mol+n(Fe) más n(Fe) más = 0,6mol-0,2mol-0,2mol = 4, C .5, (1)7, (2) CH3COOH, CH3COO- (conservado por el átomo de C), (3). 0,006 Análisis: Na+ y Cl- no reaccionan cuando se mezclan.