“质子守恒”的书写方法及在高考中的灵活再现%02%02

ｃ（Ｎａ＋ ）＝２ｃ（ＣＯ２３－ ）＋２ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋２ｃ（Ｈ２ＣＯ３）； 质子守恒式：
ｃ（ＯＨ－ ）＝ｃ（Ｈ＋ ）＋ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋２ｃ（Ｈ２ＣＯ３）．
５ 质 子 守 恒 在 试 题 中 的 应 用
４ 快 速 法 求 质 子 守 恒
按照上述的方法书写质 子 守 恒，均 需 要 比 较 长 的 推算．仔细分 析 可 知，质 子 守 恒 主 要 是 消 耗 质 子 和 产 生质子的总质子数相等，因 此，归 纳 出 一 种 能 快 速、准 确无误地写出质子守恒方程式的方法．
１）确 定 溶 液 的 酸 碱 性．溶 液 显 酸 性，把 Ｈ＋ 浓 度 写在左边，反之则把 ＯＨ－ 浓度写在左边．
２）根据溶液能电 离 出 的 离 子 和 溶 液 中 存 在 的 离 子，补全等式右边．具体方 法 是，判 断 溶 液 能 直 接 电 离 出的离子是什么，然 后 选 择 能 电 离 产 生 的 Ｈ＋ 或 者 水 解结合 Ｈ＋ 的离子 为 基 准，用 它 和 它 电 离 或 者 水 解 之 后的离子（这里称为对比离 子）做 比 较，是 多 氢 还 是 少 氢，多 Ｎ 个氢，就 减 去 Ｎ 倍 的 该 离 子 （对 比 离 子 ）浓 度；少 Ｎ 个 Ｈ＋ ，就加上 Ｎ 倍的该离子．
１）正 盐 中 的 质 子 守 恒 例１ Ｎａ２ＣＯ３ 溶液中的质子守恒． 分析 质 子 守 恒 式：ｎ （ＯＨ－ ）＝ｎ （Ｈ＋ ）＋ ｎ（ＨＣＯ３－ ）＋２ｎ（Ｈ２ＣＯ３ ）或 ｃ（ＯＨ－ ）＝ｃ（Ｈ＋ ）＋ ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋２ｃ（Ｈ２ＣＯ３）．对 上 述 质 子 守 恒 式 的 理 解： 溶液中提供质子的微粒为 Ｈ２Ｏ，部 分 电 离 得 到 的 Ｈ＋ 和 ＯＨ－ 的物质的量始终是相等的．
单纯的酸或 碱 以 电 离 为 主，主 要 是 析 出 质 子，没 有接收质子的过程，所以，其 过 程 更 加 简 单，可 以 用 电 离来取代．
２ 质 子 守 恒 的 简 单 书 写 方 法
无论是酸、碱溶液，还 是 盐 溶 液，均 存 在 着 质 子 守 恒 ，其 书 写 方 法 可 以 参 考 如 下 过 程 ：
图２
最终 Ｈ２Ｏ、ＨＣＯ３－ 电 离 得 到 的 Ｈ＋ 分 成 ２ 部 分： 一是 自 由 存 在 于 溶 液 中 的，二 是 被 部 分 ＨＣＯ３－ 结 合 成 Ｈ２ＣＯ３的．被 ＨＣＯ３－ 结 合 的 Ｈ＋ 等 于 生 成 Ｈ２ＣＯ３ 的物质的量，因 此 Ｈ２Ｏ、ＨＣＯ３－ 电 离 生 成 的 Ｈ＋ 等 于 溶液中的 Ｈ＋ 加上 Ｈ２ＣＯ３ 的物质的量，由此得质子守 恒式ｎ（ＯＨ－ ）＋ｎ（ＣＯ２３－ ）＝ｎ（Ｈ＋ ）＋ｎ（Ｈ２ＣＯ３）．
如 ＮａＨＣＯ３ 溶液，溶液显碱性，第１步是把 ＯＨ－ 的浓度写在左边；第２步是 确 认 该 溶 液 直 接 电 离 出 的 是 Ｎａ＋ 和 ＨＣＯ３－ ，而 能 结 合 Ｈ＋ 或 电 离 Ｈ＋ 的 是 ＨＣＯ３－ ；第３步是以 ＨＣＯ３－ 为 基 准 离 子，减 去 它 电 离 之后的离子 浓 度，加 上 水 解 生 成 的 离 子 浓 度．质 子 守 恒式是ｃ（ＯＨ－ ）＝ｃ（Ｈ２ＣＯ３）－ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ｃ（Ｈ＋ ）．
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黄 盖 能 成 赤 壁 捷 ，陈 平 善 解 白 登 危 ．
·的 联 立 变 形 方 法 求 质 子 守 恒
酸碱质子守恒方程式可以由电荷守恒和物料守 恒关系联立 变 形 而 求 得，只 不 过 这 种 方 法 比 较 烦 琐， 需要约去不 水 解 的 离 子，且 尽 量 约 去 相 同 的 离 子．例 如 ＮａＨＣＯ３溶液 中，存 在 下 列 电 荷 方 程 式ｃ（Ｈ＋ ）＋ ｃ（Ｎａ＋ ）＝ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋２ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ｃ（ＯＨ－ ），物 料 守 恒方 程 式 为 ｃ（Ｎａ＋ ）＝ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ ｃ（Ｈ２ＣＯ３）．２ 式 相 减 得 ｃ（Ｈ＋ ）＋ｃ（Ｈ２ＣＯ３ ）＝ ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ｃ（ＯＨ－ ），这就是它的质子守恒方程式．
在０．１ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＨＣＯ３ 溶 液 中，ＨＣＯ３－ 在 溶液中存在水解 与 电 离 ２ 个 过 程，而 溶 液 呈
点是一定要选好初始物种，正 确 判 断 哪 个 过 程 消 耗 质 子，哪个过程 得 到 质 子．又 如 ＮａＨ２ＰＯ４ 溶 液，原 始 物 种为 Ｈ２ＰＯ４－ 、Ｈ２Ｏ．
消耗 质 子 产 物：Ｈ３ＰＯ４，产 生 质 子 产 物：ＨＰＯ２４－ （产生１个质 子 ）、ＰＯ３４－ （产 生 ２ 个 质 子 ）、ＯＨ－ ，质 子 守恒方 程 式 为 ｃ（Ｈ＋ ）＝ｃ（ＨＰＯ２４－ ）＋２ｃ（ＰＯ３４－ ）＋ ｃ（ＯＨ－ ）－ｃ（Ｈ３ＰＯ４）．
图１
如图 １ 所 示，Ｈ２Ｏ 电 离 得 到 的 Ｈ＋ 分 成 ３ 部 分： 一是被部分 ＣＯ２３－ 结合成 ＨＣＯ３－ ；二是 被 部 分 ＨＣＯ３－ 结合 成 Ｈ２ＣＯ３；三 是 自 由 存 在 于 溶 液 中 的．最 终 溶 液 中产生 ＨＣＯ３－ 所消耗 的 Ｈ＋ 与 溶 液 中 存 在 的 ＨＣＯ３－ 的物质的量相等；溶液中存在的 Ｈ２ＣＯ３ 所消耗的 Ｈ＋ 是 Ｈ２ＣＯ３ 物质的量的２倍；而溶液中的 Ｈ＋ 就是它本 身．因此由 Ｈ２Ｏ 电离得到的 Ｈ＋ 的物质的量等于溶液 中的 Ｈ＋ 、ＨＣＯ３－ 和 ２Ｈ２ＣＯ３ 三 者 物 质 的 量 之 和，由 此而建立了上述的质子守恒式．
１ 质 子 守 恒 的 内 涵 和 表 述
质子守恒就是酸失去的质子和碱得到的质子数 目相同，溶液中的质子守恒 虽 然 是 中 学 生 最 感 困 惑 的 问题，但也是客观 事 实．所 谓 质 子 就 是 Ｈ＋ ，质 子 守 恒 的实质是溶液中提供质子的微粒提供质子的总数等 于溶液中能得质子的微粒 得 到 质 子 的 总 数．我 们 分 为 如下２种情况来分析．
太 白 书 堂 ，瀑 泉 垂 地 三 千 尺 ；
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孔 明 祀 庙 ，老 柏 参 天 四 十 围 ．
·难 点 挑 战·
ｃ（ＨＣＯ３－ ）＞ｃ（ＣＯ２３－ ）＞ｃ（ＯＨ－ ）＞ｃ（Ｈ＋ ），故 选 项 Ｃ 错误．常温 下，ＣＨ３ＣＯＯＮａ和 ＣＨ３ＣＯＯＨ 混 合 溶 液， 包括 ＣＨ３ＣＯＯ－ 水解和 ＣＨ３ＣＯＯＨ 电离２个过程，既 然 ｐＨ ＝７，根 据 电 荷 守 恒 式，不 难 得 出 ｃ（Ｎａ＋ ）＝ ｃ（ＣＨ３ＣＯＯ－ ）＝０．１ ｍｏｌ·Ｌ－１，ｃ（Ｈ＋ ）＝ｃ（ＯＨ－ ）＝ １×１０－７ ｍｏｌ·Ｌ－１，水 解 是 有 限 的，ｃ（ＣＨ３ＣＯＯ－ ）＞ ｃ（ＣＨ３ＣＯＯＨ），故选项 Ｄ 正确．答案为 Ｄ．
利用关系：剩余的质子 数 目 等 于 产 生 质 子 的 产 物 数目减去消耗质子的产物数目．
某个溶液体 系 中，有 产 生 质 子 的 过 程，也 有 消 耗 质子的过程，首先要找到初 始 物 种，以 初 始 物 种（原 本 大量存在且 一 定 会 变 化 的 离 子 或 分 子）为 中 心，再 仔 细 分 辨 过 程．如 在 ＮａＨＣＯ３ 溶 液 中，原 始 物 种 为 ＨＣＯ３－ 、Ｈ２Ｏ，所 以，消 耗 质 子 产 物 Ｈ２ＣＯ３，产 生 质 子 产物 ＣＯ２３－ 、ＯＨ－ ．根据关 系，可 以 快 速 写 出 下 列 关 系 式ｃ（Ｈ＋ ）＝ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ｃ（ＯＨ－ ）－ｃ（Ｈ２ＣＯ３），即
Ｃ 向０．２ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＨＣＯ３ 溶 液 中 加 入 等 体 积 ０．１ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＯＨ 溶 液：ｃ（ＣＯ２３－ ）＞ｃ（ＨＣＯ３－ ）＞ ｃ（ＯＨ－ ）＞ｃ（Ｈ＋ ）；
Ｄ 常 温 下，ＣＨ３ＣＯＯＮａ 和 ＣＨ３ＣＯＯＨ 混 合 溶 液（ｐＨ ＝７，ｃ（Ｎａ＋ ）＝０．１ ｍｏｌ·Ｌ－１ ）：ｃ（Ｎａ＋ ）＝ ｃ（ＣＨ３ＣＯＯ－ ）＞ｃ（ＣＨ３ＣＯＯＨ）＞ｃ（Ｈ＋ ）＝ｃ（ＯＨ－ ）
·难 点 挑 战·
２）酸 式 盐 中 的 质 子 守 恒
◇ 湖南 龙 威
纵观历年高考理综化 学 试 题，水 溶 液 中 的 离 子 平 衡及离子浓度大小的比较 一 直 是 高 考 化 学 的 热 点，也 是 学 生 学 习 的 难 点 ．最 近 该 类 题 型 的 设 置 在 各 地 高 考 卷中频频出现，重点在于考 查 考 生 运 用 知 识 解 决 问 题 的能力．特别是质子守恒，问 题 更 为 突 出，在 此 笔 者 结 合相关的例 题，诠 释 质 子 守 恒 式 的 书 写 过 程，提 出 利 用 简 易 的 方 法 ，巧 妙 地 攻 破 此 类 难 题 ．
ｃ（Ｈ＋ ）＋ｃ（Ｈ２ＣＯ３）＝ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ｃ（ＯＨ－ ）． 一般来说，要把减去某 个 离 子 的 浓 度 移 动 到 等 号 的另一边，保持均是正数．这 种 方 法 快 速 而 简 单，其 重
水溶液中离子浓度大小的比较可以综合电荷守 恒、物料守恒、质子守恒等 关 系 式 及 电 解 质 电 离、水 解 的 数 量 关 系 灵 活 解 答 ，下 面 列 举 几 题 进 行 分 析 ：
例３ 有 关 电 解 质 溶 液 中 微 粒 的 物 质 的 量 浓 度 关 系 正 确 的 是 （ ）．
Ａ 在０．１ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＨＣＯ３ 溶液中：ｃ（Ｎａ＋ ）＞ｃ （ＨＣＯ３－ ）＞ｃ（ＣＯ２３－ ）＞ｃ（Ｈ２ＣＯ３）；
Ｂ 在０．１ｍｏｌ·Ｌ－１ Ｎａ２ＣＯ３ 溶 液 中：ｃ（ＯＨ－ ）－ ｃ（Ｈ＋ ）＝ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋ｃ（Ｈ２ＣＯ３）；
例２ ＮａＨＣＯ３ 溶液中的质子守恒． 分析 质 子 守 恒 式：ｎ（ＯＨ－ ）＋ｎ（ＣＯ２３－ ）＝ ｎ（Ｈ＋ ）＋ｎ （Ｈ２ＣＯ３ ） 或 ｃ（ＯＨ－ ）＋ｃ（ＣＯ２３－ ）＝ ｃ（Ｈ＋ ）＋ｃ（Ｈ２ＣＯ３）． 对上述质子守恒式的 理 解：溶 液 中 提 供 质 子 的 微 粒为 Ｈ２Ｏ 和 ＨＣＯ３－ ．如图２所示，Ｈ２Ｏ 部分电离得到 的 Ｈ＋ 等 于 ＯＨ－ 的 物 质 的 量 （Ｈ２Ｏ Ｈ＋ ＋ＯＨ－ ）， ＨＣＯ３－ 部分电离得到的 Ｈ＋ 等于溶液中 ＣＯ２３－ 的物质 的量（ＨＣＯ３－ Ｈ＋ ＋ＣＯ２３－ ），即 二 者 电 离 得 到 的 Ｈ＋ 总量为ｎ（ＯＨ－ ）＋ｎ（ＣＯ２３－ ）．
电荷守恒：
；物 料 守 恒 ：
；
质子守恒：
．
（２）Ｎａ２ＣＯ３ 溶液
电荷守恒：
；物 料 守 恒 ：
；
质子守恒：
．
【答 案 提 示 】
（１）电 荷 守 恒 式 ： ｃ（Ｈ＋ ）＋ｃ（ＮＨ４＋ ）＝ｃ（ＯＨ－ ）＋ｃ（Ｃｌ－ ）； 物料守恒式：ｃ（ＮＨ３·Ｈ２Ｏ）＋ｃ（ＮＨ４＋ ）＝ｃ（Ｃｌ－ ）； 质子守恒式：ｃ（Ｈ＋ ）＝ｃ（ＯＨ－ ）＋ｃ（ＮＨ３·Ｈ２Ｏ）． （２）电 荷 守 恒 式 ： ｃ（Ｎａ＋ ）＋ｃ（Ｈ＋ ）＝２ｃ（ＣＯ２３－ ）＋ｃ（ＨＣＯ３－ ）； 物料守恒式：
用电荷守恒和物料守恒关系联立书写比较麻烦， 但方法容易理解．电荷守恒 的 特 点 是 等 号 一 边 全 部 是 带正电荷的 离 子，另 一 边 全 部 是 带 负 电 荷 的 离 子；物 料守恒的特点是某个元素 的 总 量 不 变，两 者 约 去 不 水 解的离子和本 来 存 在 的 离 子 即 可，所 以 要 约 去 Ｎａ＋ 、 ＨＣＯ３－ ，同 时 应 该 留 下 水 解 后 产 生 的 离 子．故 质 子 守 恒的特点是方程式中没有 原 来 存 在 的 某 种 离 子，全 部 是新产生的离子．
【基 础 训 练 】按 照 提 示 写 出 下 面 的 守 恒 等 式 ． （１）ＮＨ４Ｃｌ溶 液
碱性，说明 ＨＣＯ３－ 的水 解 程 度 大 于 电 离 程 度，易 得 到 ｃ（Ｈ２ＣＯ３）＞ｃ（ＣＯ２３－ ），选 项 Ａ 不 正 确．将ｃ（ＯＨ－ ）－ｃ （Ｈ＋ ）＝ｃ（ＨＣＯ３－ ）＋ｃ（Ｈ２ＣＯ３）中 的ｃ（Ｈ＋ ）移 项 到 等 式 另 一 边 ，即 是 质 子 守 恒 关 系 式 的 表 示 形 式 ，然 而 在ｃ （Ｈ２ＣＯ３）前面缺少系数２，故 选 项 Ｂ 错 误．向 ０．２ ｍｏｌ ·Ｌ－１ ＮａＨＣＯ３ 溶液中加入等 体 积 ０．１ ｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＯＨ 溶液 后，相 当 于 ０．０５ ｍｏｌ·Ｌ－１ 的 Ｎａ２ＣＯ３ 溶 液 和 ＮａＨＣＯ３ 溶液 的 混 合 液，由 于 Ｎａ２ＣＯ３ 的 水 解 程 度 大 于 ＮａＨＣＯ３ 的 水 解 程 度，因 此 正 确 的 关 系 是：