浅谈三大守恒思想在电解质溶液中的应用
作者：周卫坚 叶萍
来源：《中学生数理化·学习研究》2017年第01期
三大守恒属于新课标人教版选修四第三单元第三节盐类水解的知识，在历年高考试卷中都占有举足轻重的地位。
例题在0.1mol·L-1的K2S溶液中，下列选项不正确的是（）。 A.c（K+）+c（H+）=2c（S2-）+c（OH-）+c（HS-） B.2c（S2-）+2c（HS-）+2c（H2S）=c（K+） C.c（OH-）=c（H+）+c（HS-）+2c（H2S） D.2c（K+）=c（S2-）
分析：针对本题我们的第一想法就是从电荷守恒、物料守恒、质子守恒着手。那么对这三大守恒的认知就显得尤为重要，我们必须要吃透定义理解什么是三大守恒。
电荷守恒，即电解质溶液中阳离子的电荷总数与阴离子的电荷总数相等，使得溶液呈电中性。如本题中我们首先要知道K2S溶液中存在哪些阴、阳离子，因此必须写出电解质的所有电离方程式和水解方程式，包括水的电离方程式。因为K2S是可溶性盐，是强电解质，在溶液中存在完全电离，即①K2S2K++S2-，产生的弱酸根离子S2-存在一级水解，即②S2-+H2OHS-+OH-，二级水解③HS-+H2OH2S+OH-，水的电离为④H2OH++OH-。因此我们可以从上述的①②③④方程式中找出存在的阴、阳离子，有K+、H+、S2-、HS-、OH-，根据溶液中的阴、阳离子电荷总数相等，可以得出Q（阳）=Q（阴）。在同一溶液中体积是相同的，可以令其为V，则c（K+）V+c（H+）V=2c（S2-）V+c（HS-）V+c（OH-）V。等式两边同时约去V，得出电荷守恒的最终式子为c（K+）+c（H+）2c（S2-）+c（HS-）+c（OH-），选项A正确。
根据溶液中K元素和S元素的总量不变，然而K元素在电离后只有唯一的存在形式K+，S通过电离产生的S2-发生了一级水解、二级水解，最终以S2-、HS-、H2S三种形式共存。K2S中N（K）∶N（S）=2∶1，由于S2-、HS-、H2S中各含一份S，因此得出c（K+）∶[c（S2-）+c（HS-）+c（H2S）]=2∶1，经变形得到c（K+）=2c（S2-）+2c（HS-）+2c（H2S），即物料守恒形式，所以選项B正确。
质子守恒，即在溶液中水电离出的c（H+）和c（OH-）相等。综合考虑H+的存在形式和去向及OH-的存在形式和去向。溶液中的OH-只有一个来源即H2O。而H2O的水解、电离达到平衡后，存在H+及HS-的1份、H2S中的2份，所以可以得出c（OH-）c（H+）+c（HS-）+2c（H2S）。
然而我们也可以另辟蹊径通过大量的解题得到另外一个规律，即通过电荷守恒和物料守恒相加减，消去与质子的得失无关的离子即K+。本题中可通过A项和B项相加，也可得到质子守恒，即C项c（OH-）=c（H+）+c（HS-）+2c（H2S），故C项正确。通过排除得出本题的错误选项为D。
综上所述，在电解质溶液中关于粒子的浓度关系，我们要借助电荷守恒、物料守恒、质子守恒来解答。所谓“万变不离其宗”，只要抓住问题的本质，具体问题具体分析，方法总比问题多。
对于解答类似的问题，第一个关键在于如何准确地书写出所有的电离方程式和水解方程式，尤其是水的电离方程式对于初学者极易遗忘。第二个关键在于抓住问题的本质，对于电荷守恒，有阳离子所带的电荷数=阴离子所带的电荷数，以及物料守恒中物料的比例。第三个关键在于寻找分割点，找出守恒部分或者比例关系，最终找出电离、水解或者反应后的存在形态列出算式。对于质子守恒重点在于分析质子的来源和去向。 作者单位：江西省龙南中学
浅谈三大守恒思想在电解质溶液中的应用
