弱酸弱碱及其盐溶液中的质子守恒

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在高考试题中，经常会出现弱酸弱碱及其盐溶液中离子浓度关系的问题，同学们在分析这类试题时， 常常想到电荷守恒和原子守恒（也称物料守恒），往往忽略了另一个守恒——质子（H+）守恒.利用溶液中的质子守恒，许多判断离子浓度关系的问题将迎刃而解.本文以弱酸弱碱及其盐溶液为例，探讨了如何利用溶液中的质子守恒，书写或判断离子浓度的关系，并介绍了一种直观、简捷的确定质子守恒关系式的方法.

一、质子守恒关系

所谓质子守恒，是指在弱酸弱碱及其盐溶液中，原始组分结合质子的总数（浓度）等于原始组分释放质子的总数（浓度）.即：

Σi种组分结合质子的总数（浓度）=Σj种组分释放质子的总数（浓度）

1.弱酸弱碱溶液

例如：在H2CO3溶液中，结合H+的原始组分：

则结合H+的浓度=c（H3O+ ）=c（H+ ）（下同）

释放H+的原始组分包括：

（2）H2O， 释放1个H+变为OH-

则释放H+的浓度=c（HCO-3 ）+

2c（ CO2-3）+c（OH-）

依 H+守恒有：

值得注意的是：作为溶剂的H2O，既是得H+体，又是失H+体，这可以从水分子的质子自递反应中得到启示：

H2O+H2O H3O++OH-

弱碱溶液的分析方法与之类似，不一一列举.

不难发现：弱酸和弱碱的H+守恒式与其电荷守恒式相同.

2.弱酸（弱碱）的盐溶液

正盐溶液的情况相对简单，而酸式盐及弱酸弱碱形成的盐溶液较为复杂.现以（NH4）2S溶液为例，进行分析：

结合H+的原始组分包括：

（1）S2-，结合1个H+变 为HS-

（2）H2O，结合1个H+变 为H3O+

则结合H+的浓度=c（HS-）+2c（H2S ）+c（H+）

释放H+的原始组分包括：

（1）NH+4，释放1个H+变为NH3

（2）H2O， 释放1个H+变为OH-

则释放H+的浓度=c（ NH3·H2O）+c（OH-），

依H+守恒有：

二、快速确定质子守恒关系式的方法

确定质子守恒关系式的方法有多种，现以NaH2PO4溶液为例，介绍一种比较直观、简捷的方法.

第一步：确定基准组分.基准组分必须能结合或释放H+，必须是溶液中的起始组分.本例中的基准组分为H2PO-4和H2O.

第二步：写出基准组分结合或释放H+后变成的新组分与基准组分的关系，绘出示意图1.

第三步：依H+守恒写出关系式.

注意：PO3-4的浓度系数为2.

跟踪训练题：

（1）写出H3PO4、氨水、Na2CO3、和NH4HS溶液中的质子（H+）守恒关系式.

（2）下列叙述正确的是（ ）

（A） 0.1 moL/L氨水中，c（OH-）=

（B） 10 mL 0.02 moL/L HCl溶液与10 mL 0.02 moL/L Ba（OH）2溶液充分混合，若混合后溶液的体积为20 mL，则溶液的pH=12

（C） 在0.1 moL/LCH3COONa溶液中，

（D） 0.1moL/L某二元弱酸强碱盐NaHA溶液中，

答案：

（1）c（ H+）=c（ H2PO-4）+

（2）正确选项：（B）（C）.

剖析：利用溶液中的质子守恒可知：

在氨水中，NH3·H2O结合1个H+变为NH+4

NH3·H2O+H+NH+4+H2O.

H2O

结合1个H+变为H3O+，H2O+H+H3O+.

H2O释放1个H+变为OH- ， H2OH3O++OH-，

所以c（NH+4）+c（H+）=c（OH-），（A）错误.

在CH3COONa溶液中， CH3COO-结合1个H+变为CH3COOH.

H2O结合1个H+变为H3O+，H2O+H+H3O+.

H2O释放1个H+变为OH-，H2OH3O++OH-.

所以c（OH-）=c（H+）+c（CH3COOH），（C）正确，

（B）选项通过计算可知正确，

（D）选项物料守恒关系式c（Na+）=c（A2-）+c（HA-）+c（H2A），因此（D）错误.

电荷守恒、原子守恒和质子守恒是溶液中的三大守恒，是我们解决溶液问题的核心.上文从学生容易忽略的质子守恒入手，详细的介绍了一种直观、简捷的确定质子守恒关系式的方法.利用这种确定基准组分的方法可以准确、快捷的书写和判断出溶液中离子浓度的关系.

湖北省十堰市郧阳中学 （442000）