质子守恒

电解质溶液中的守恒关系及其应用

一. 电荷守恒（又称溶液电中性原则）：指溶液必须保持电中性，所有阳离子带的电荷总数等于所有阴离子的带电荷总数。

如浓度为cmol/L的Na

2CO

3

溶液中，其电荷守恒为：

①

二. 物料守恒：指某些特征性原子是守恒的。如在Na

2CO

3

溶液中无论碳原子

以什么形式存在，都有。物料守恒实质上是物质守恒在化学溶液中的另一表达形式，即指化学变化前后各元素的原子总数守恒。

如在浓度为cmol/L的Na

2CO

3

溶液中，中碳原子守恒式为：

根据Na元素与C元素物质的量之比为2：1，则有：

故②

三. 质子守恒：即酸碱反应达到平衡时，酸（含广义酸）失去质子（）的总数等于碱（或广义碱）得到的质子（）总数。这种得失质子（）数相等的关系就称为质子守恒。怎样正确书写某盐溶液中的质子守恒关系呢？较简

便而迅速的方法和步骤是：（1）写出水电离反应式；（2）

写出溶液中主要型体的与质子（）得失有关的反应式。怎样确定谁是与质子

得失有关的主要型体（或行为主体）呢？这很简单。例如在Na

2CO

3

溶液中，

不参与质子的得失不予考虑，与质子得失有关的行为主体就是；同理，如

在NaHCO

3和在NaH

2

PO

4

溶液中，与质子得失有关的行为主体就必然分别是

和。（3）根据上述反应式建立质子守恒式。通常我们讨论的是强碱弱

酸盐溶液，其质子守恒式的形式为：（得到质子的物质）

（失去质子的物质）

等式左边是溶液中的实际浓度，它全部由水电离出来。等式右

边第一项是溶液中

的实际浓度，第二项表示谁得到质子（消耗了由水

电离出的

）就要进行补偿，第三项表示谁失去质子（额外生成了

）就要

从中扣除。故有等式［（得到质子物质）

（失去质子的物质）］

＝c （水电离出的

）。所以上述质子守恒公式的意义是由水电离出的

数目

（或浓度）永远等于由水电离出的的数目（或浓度），这是对质子守恒的

另一角度的表述。

操作实例：1. 在Na 2CO 3溶液中：（1）存在H 2O ；（2）行为

主体

的质子数得失反应有和

；（3）即可推出其质子守恒式为

③

想一想，为什么式中

前的系数是“＋2”？答：由第（2）步反应

式可知每生成1倍H 2CO 3的同时要消耗2倍于此数的

，故应对等式右边的

补偿2倍

；

2. 在NaH

2PO 4溶液中：（1）；（2）主体

的质

子得失反应有

，

，

；（3）其质子守恒式为

。为什么此质子守恒式中

前的系数为“－2”呢？能回答此问者，对此方程即已基本掌握。

应该注意：（1）上述三个守恒关系式中只有两个是独立的，即已知其中任意两个便可导出第3个来。所以质子守恒式可由溶液的电中性式和物料守恒式联

立（消去不参加质子得失的如、等）导出，例如上述③式＝②式－①式。这也是正确书写质子守恒式的另一方法（间接、费时一点而已）。

在选择题的各选项关系式中，只要出现有弱电解质（常为弱酸）的分子浓度，通常即可用物料守恒式或质子守恒式去考察其正确与否。

例题：在溶液中，下列有关粒子浓度的关系式中正确的是（）

A.

B.

C.

D.

解析：根据溶液电中性原则有

，A项错；根据物料守恒碳元

素存在形式，B项正确；

溶液显碱性，c项错；溶液的质子守恒式为

NaHCO

3

，D项正确。答案为B、D。

高中阶段虽然讲质子守恒，可是其应用却并不多，而且多数情况下质子守恒式也可以由电荷守恒和物料守恒联立得出。但是，质子守恒也不总能由电荷守恒和物料守恒式联立得出。鉴于最近好多人问有关质子守恒的问题，在此简要讲一下如何由已知体系直接书写质子守恒式。

写质子守恒的基本方法是：“得质子产物=失质子产物”，“得或失几个质子，系数为几”。这里再说一个基础问题：质子就是氢离子（H+），而溶液中存在的氢离子严格来说是水合氢离子（H3O+），我们写成H+只是为了方便书写。以下用H3O+表示溶液中的氢离子。

例：书写稀氨水溶液的质子守恒式。

解：首先，要找全这个体系中所存在的一切微粒，它们是：H3O+、OH-、NH4+、NH3·H2O（NH3）、H2O

第二步，以NH3·H2O（其实就是NH3和H2O）溶液为准，观察上述微粒与NH3·H2O （NH3）的关系，比如，H3O+是H2O得到一个质子后形成的产物，同理NH4+是NH3得到一个质子后形成的产物，而OH-则是H2O失去一个质子所形成的产物。剩下的几个微粒，以NH3和H2O为基准来看，不是得质子的也不是失质子的产物，那么它们就不出现在质子守恒式中。

第三步，根据“得质子产物=失质子产物”，“得或失几个质子，系数为几”的原则，列出守恒式：[NH4+] + [H3O+] = [OH-]

这就是氨水溶液的质子守恒，我们发现，它的质子守恒其实就是电荷守恒。这种情况在某些体系中会经常出现的，比如以后要讲的缓冲体系，也是这个情况。例：书写乙酸钠溶液的质子守恒式。

解：以CH3COONa和H2O为准，找到得质子产物CH3COOH、H3O+，失质子产物OH- 守恒式：[CH3COOH] + [H3O+] = [OH-]

例：书写碳酸钠溶液的质子守恒式。

解：以Na2CO3和H2O为准，找到得质子产物HCO3-、H3O+、H2CO3，失质子产物OH-，注意

H2CO3是CO32-得两个质子的产物，系数为2，因此

守恒式：2[H2CO3] + [HCO3-] + [H3O+] = [OH-]

例：书写碳酸氢钠溶液的质子守恒式。

解：以NaHCO3和H2O为准，找到得质子产物H3O+、H2CO3，失质子产物OH-、CO32- 守恒式：[H2CO3] + [H3O+] = [OH-] + [CO32-]

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例：刚才XCC 问的NH4H2PO4，我们来看看如何书写的。

以NH4H2PO4和H2O为准，得质子产物为H3PO4、H3O+，失质子产物为OH-、NH3、HPO42-、PO43-，这里只有PO43-是H2PO4-是失去两个质子的产物，前面系数为2

所以，守恒式[H3O+]+[H3PO4]=[NH3]+[HPO42-]+2[PO43-]+[OH-]

XCC明白了否？

以上所讨论内容，都是单一物质溶液。下面要讲述缓冲体系溶液。涉及缓冲体系，大家得先明白什么是缓冲体系。为避免歪楼，我就不详细讲了，大家可以去看下酸碱质子理论中，共轭酸碱对的问题。了解之后，再来学习我讲的内容。

例：书写CH3COONa和CH3COOH混合溶液的质子守恒式，CH3COONa和CH3COOH的物质的量浓度相同。

解：这是再常见不过的一个体系了，多少人曾经问过他的质子守恒问题？？前两天有个孩子问我，我没时间给他讲。在此安抚他一下吧。@zhushawulei

对于缓冲体系，我们要以生成这个缓冲体系的物质为准。比如CH3COONa和

CH3COOH的混合溶液，我们可以看成NaOH和CH3COOH以2：1比例混合之后的结