湖北省襄阳市保康县熊绎中学 朱贵旭 441600
在物理或化学变化中，电荷是守恒的，电荷既不能被创造，也不会被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，对于电解质溶液（有离子参与或生成的反应）来说，溶液中阴离子所带负电荷总数与阳离子所带的正电荷总数（离子所带电荷总量）必然相等。对于电解质溶液来说，溶液总是呈电中性，或者说在一个或一系列反应中得失的电子数总是相等，即电荷守恒。电荷守恒法常用于溶液酸碱性的计算；电解质溶液中离子浓度大小的判断或计算。今天我将介绍一种用电荷守恒法妙解沉淀最大量的计算。
例：（2003.山东）将5.1克镁铝合金投入150mL、4mol/LHCl中,合金全部溶解。向所得溶液中加入3mol/LNaOH溶液，要获得最大沉淀量，则加入NaOH溶液的体积是多少？
分析：从表面上来看，本题属于有关混合物的计算，若常规方法作，需要先求出合金中镁、铝的量，继而求出所需NaOH的体积。但本题并未给出生成的沉淀的最大量，故镁、铝的量无法求出，必须把思考的方向转到HCl和NaOH的量上来。
根据电荷守恒求解：
要获得最大沉淀量，则Mg2+、Al3+均以沉淀形式存在，溶液中无Mg2+、Al3+，溶液中的溶质只能是NaCl，根据电荷守恒：n（Cl-）=n（Na+），进而推知：n（HCl）=n（NaOH），代入数据计算可知加入NaOH溶液的体积是200mL。
点拨：可以利用本题多多思考，学会从获取的信息、资料、知识、题意中沿不同的方向去考虑、从不同的角度去分析，用不同知识点去理解，向不同领域去探索，从而培养必发展思维的多向性。
又如（2006.长沙）将m克Al2O3、Fe2O3的混合物溶解在过量的100mL、pH为1的硫酸中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀，用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的浓度为多少？
解析：根据电荷守恒原理,当Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀时,溶液中的溶质只有Na2SO4，n（Na2SO4）=12 n(H+)=0.1L×0.1mol/L×12 =0.005mol,n(NaOH)=2×0.005mol=0.01mol,
所以C(NaOH)=0.01mol／0.1L=0.1mol/L
变式1：将铁和氧化铁的混合物15克加入150mLH2SO4中，在标准状况下放出H21.68L,同时铁和氧化铁无剩余。为了中和过量的H2SO4，而且使铁完全转化成氢氧化亚铁，共消耗3mol/L的NaOH溶液200mL。向溶液中滴加KSCN溶液无血红色出现，原H2SO4的浓度为多少？
解析:据电荷守恒原理,终溶液中含有的溶质只有Na2SO4,即150mLH2SO4中的H2SO4恰好与200mL3mol/L的NaOH溶液完全中和，C（H2SO4）=12 C(Na+)=12 C(NaOH)=12 ×0.60.15 =2mol/L
变式2：（2004.浙江）向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL、1mol/L的盐酸,好使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到的铁的质量为多少？
点拨：本题若用常规方法（列方程组），十分繁琐，若用电荷守恒,从整体角度去思考,终态（只有FeCl2）、析守恒（电荷守恒）,则十分简便
解析：依题意，FeO、Fe、Fe3O4与盐酸恰好完全反应,液中的溶质只有FeCl2，则有：n（Fe）=n（Fe2+）=12 n（Cl-）=12 ×0.1L×1mol/L=0.05mol,所以m(Fe)=2.8克。
变式3：（2006.浙江）在硫酸铝、硫酸钾和明矾的混合溶液中，如果SO42-的浓度为0.2mol/L，当加入等体积0.2mol/LKOH溶液时,生成的沉淀恰好完全溶解,则反应后混合溶液中K+的浓度约为多少?
解析：根据Al3++4OH—=AlO2—+2H2O，原混合溶液中C（Al3+）=14 ×0.2mol/L=0.05
Mol/L,根据电荷守恒,0.2mol/L×2=C(K+)+0.05mol/L,原溶液中C(K+)=0.25mol/L,所以反应后的溶液中K+溶液为:(0.25+0.2)mol/L2 =0.225mol/L。
变式4：足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68升O2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是多少？
解析:常规解法:
发生反应的过程是:Cu+HNO3——Cu(NO3)2+NO+NO2+N2O4+H2O(未配平)
NO+NO2+N2O4+H2O+O2——HNO3(未配平))
则总的结果相当于:2Cu+O2+4HNO3=2Cu(NO3)2+2H2O,而生成的Cu(NO3)2与NaOH溶液的反应的化学方程式是:Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaNO3,故有关系式为:O2—4NaOH,易计算出消耗NaOH溶液的体积为60mL。
若用电荷守恒从整体角度去思考，该过程相当于金属铜的吸氧腐蚀，考察终态（只有Cu(OH)2）.根据原电池中正负极得失电子守恒（电荷守恒），则有：
负极：2Cu-4e=2Cu2+；正极：2H2O+O2-4e=4OH-；Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓
故有关系式为:O2—4NaOH；代入数据很容易就可以计算出消耗NaOH溶液的体积为60mL。
练习：
1、（2005年广州）将3.9克镁铝合金,投入到500mL、2mol/L盐酸中，金属完全溶解，再加入4mol/L的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种NaOH溶液的体积是多少？（250mL）
2、在隔绝空气的情况下,9.8克镁、铁混合物溶于一定量某浓度的稀硝酸中,当金属完全溶解后,收集到0.2molNO气体,在反应后的溶液中加入足量的烧碱溶液,可生成氢氧化物沉淀的质量为多少?(20克)
3、将一定量的钠、铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mL，PH=14的溶液，然后用1mol/L的盐酸滴定至沉淀量最大时，消耗盐酸40mL。则原合金中钠的物质的量是多少？铝的物质的量是多少？
（提示：反应终态的溶液为NaCl，根据电荷守恒所以有：n（Cl-）=n（Na+）=n（Na）=n（HCl）=0.04L×1mol/L=0.04mol,又因为合金溶于水PH=14，所得溶液应为：NaOH和NaAlO2，所以有：n（Al）=n（Na）—n（NaOH）=0.04mol—0.02=0.02mol）