化学电荷守恒物料守恒、质子守恒

对于溶液中微粒浓度（或数目）的比较，要遵循两条原则：

一是电荷守恒，即溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数；

二是物料守恒，即溶液中某一组分的原始浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。（物料守恒实际属于原子个数守恒和质量守恒。）

★电荷守恒

1. 化合物中元素正负化合价代数和为零

2.溶液呈电中性：所有阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数

3.除六大强酸，四大强碱外都水解，多元弱酸部分水解。产物中有部分水解时产物

4.这个离子所带的电荷数是多少，离子前写几。

例如：NaHCO 3：c(Na +)+c(H +)=c(OH -)+c(HCO 3-)+2c(CO 32-

) ★物料守恒

物料守恒可以理解为原子守恒的另一种说法，即“任一化学反应前后原子种类（指原子核中质子数相等的原子，就是元素守恒）和数量分别保持不变”。

⒈ 含特定元素的微粒（离子或分子）守恒

⒉ 不同元素间形成的特定微粒比守恒

⒊ 特定微粒的来源关系守恒

【例1】在0.1mol/LNa3PO4溶液中：

根据P 元素形成微粒总量守恒有：

c[PO 43-]+c[HPO 42-]+c[H 2PO 4-]+c[H 3PO 4]=0.1mol/L

根据Na 与P 形成微粒的关系有：

c[Na +]=3c[PO 43-]+3c[HPO 42-]+3c[H 2PO 4-]+3c[H 3PO 4]

根据H2O 电离出的H+与OH-守恒有：c[OH -]=c[HPO 42-]+2c[H 2PO 4-]+3c[H 3PO 4]+c[H +

]

【例2】以NaHCO 3溶液为例

若HCO 3-没有电离和水解，则c （Na +）=c （HCO 3-）

现在HCO 3-会水解成为H 2CO 3，电离为CO 32-（都是1：1反应，也就是消耗一个HCO 3-，就产生一个H 2CO 3或者CO 32-），那么守恒式中把Na +浓度和HCO 3-及其产物的浓度和画等号（或直接看作钠与碳的守恒）：

即c(Na +) == c(HCO 3-) + c(CO 32-) + c(H 2CO 3)

【例3】在0.1mol/L 的H 2S 溶液中存在如下电离过程:（均为可逆反应）

H 2S=(H +) +(HS -

)

(HS -)=(H +)+(S 2-)

H 2O=(H +)+(OH -)

可得物料守恒式c(S 2-)+c(HS -)+c(H 2S)==0.1mol/L, （在这里物料守恒就是S 元素守恒--描述出有S 元素的离子和分子即可）

【例4】Na 2CO 3溶液的电荷守恒、物料守恒、质子守恒

·电荷守恒

c(Na+)+c(H+)=2c(CO 32-)+c(HCO 3-)+c(OH-)

上式中，阴阳离子总电荷量要相等，由于1mol 碳酸根电荷量是2mol 负电荷，所以碳酸根所带电荷量是其物质的量的2倍。

·物料守恒

c(Na+)是碳酸根离子物质的量的2倍，电离水解后，碳酸根以三种形式存在所以 c(Na+)=2[c(CO 32-)+c(HCO 3-)+c(H 2CO 3)]

·质子守恒

水电离出的c(H+)=c(OH-)

在碳酸钠水溶液中水电离出的氢离子以（H+，HCO 3-,H 2CO 3）三种形式存在，其中1mol 碳酸分子中有2mol 水电离出的氢离子

所以c(OH-)=c(H+)+c(HCO 3-)+2c(H 2CO 3)

此外，质子守恒也可以用电荷守恒和物料守恒两个式子相减而得到。即：

电荷守恒-物料守恒=质子守恒 ★质子守恒

质子守恒就是酸失去的质子和碱得到的质子数目相同。

守恒式可由酸碱质子理论得到。

如在NaHCO 3 溶液中

原始物种：HCO 3-

，H 2O

消耗质子产物H 2CO 3，产生质子产物CO 32-，OH-

c （H +）=c （CO 32-）+c(OH -)-c （H 2CO 3）即c （H +）+c （H 2CO 3）=c （CO 32-）+c(OH -)

关系：剩余的质子数目=产生质子的产物数目-消耗质子的产物数目

又如NaH 2PO 4溶液

原始物种：H 2PO 4-，H 2O

消耗质子产物：H 3PO 4,产生质子产物：HPO 42-（产生一个质子），PO 43-（产生二个质子），OH- ∴c （H +）=c(HPO 42-)+2c(PO 43-)+c(OH -)-c （H 3PO 4）

快速书写质子守恒的方法：

第一步：定基准物（能得失氢离子的物质） （若为溶液则包括水）利用电离和水解得到得质子产物和失质子产物。

第二步：看基准物 、得质子产物和失质子产物相差的质子数

第三步： 列出质子守恒关系式 得质子数=失质子数

第四步：用物料守恒和电荷守恒加以验证

如碳酸氢钠溶液（NaHCO 3）:

溶液中的基准物为 H 2O 和 HCO 3- ；H 2O 得到1个质子为H 3O +（即为H +），失去1个质子得到OH -；HCO 3-得到1个质子为H 2CO 3，失去1个质子为CO 32- ；然后根据得失质子守恒列出关系式：C （OH -）+ C(CO 32-) =C(H 2CO 3）+C(H +) 。