质子守恒式,质子平衡式

质子守恒式，质子平衡式

溶液中的质子守恒是高中学生最感困惑的问题，也是高考的难点。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的质子总数等于溶液中的质子数与得质子的微粒得

到的质子数之和。1.酸式盐中的质子守恒例：NaHCO3溶液1）质子守恒式：n(OH－)+n(CO32

－) =n(H＋)＋n(H2CO3) 或 c(OH－)+c(CO32－) =c(H＋)＋c(H2CO3)2)

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－。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CO32－

的物质的量（HCO3－? H＋＋CO32－），即二者电离得到的H＋总量为：n(OH－)+n(CO32－) 。

最终H2O、HCO3－电离得到的H＋分成两部分：一是自由的存在于溶液中的，二是被部分HCO3

－结合成H2CO3 的。被HCO3－结合的H＋等于H2CO3的物质的量，因此H2O、HCO3－电离得

到的H＋又等于溶液中的H＋加上H2CO3的物质的量，由此可得质子守恒式：n(OH－)+n(CO32

－) =n(H＋)＋n(H2CO3)。 3)得到质子守恒式的简单方法：由电荷守恒式和物料守恒式联

立得到。溶液中的电荷守恒式是：n(H＋)+n(Na＋)=n(OH－)＋n(HCO3－)+2n(CO32－) ①溶液中的物料守恒式是：n(Na＋)=n(CO32－)＋n(HCO3－)＋ n(H2CO3) ②① -②可

得上述质子守恒式。2．正盐中的质子守恒例：Na2CO3溶液1）质子守恒式：n(OH－)=n(H＋)

＋n(HCO3－)＋2n(H2CO3) 或 c(OH－)=c(H＋)＋c(HCO3－)＋2c(H2CO3)2)

对上述质子守恒式的理解：溶液中提供质子的微粒为H2O。H2O部分电离得到的H＋和OH－

的物质的量相等。而H2O电离得到的H＋分成三部分：一是被部分CO32－结合成HCO3－的，

二是被部分HCO3－结合成H2CO3 的，三是自由的存在于溶液中的。最终溶液中存在的HCO3

－由CO32－生成时所结合的H＋与溶液中存在的HCO3－的物质的量相等；溶液中存在的H2CO3

由CO32－生成时结合的H＋是H2CO3物质的量的两倍；而溶液中的H＋就是它本身。因此由

H2O电离得到的H＋又等于溶液中的H＋加上HCO3－的物质的量再加上H2CO3物质的量的两

倍，由此而建立了上述的质子守恒式。3）得到质子守恒式的简单方法：由电荷守恒式和物料

守恒式联立得到。溶液中的电荷守恒式是：n(H＋)+n(Na＋)=n(OH－)＋n(HCO3－)+2n(CO32—)

①溶液中的物料守恒式是：n(Na＋)=2{n(CO32－)＋n(HCO3－)＋ n(H2CO3)} ②① -②可

得上述质子守恒式。综上所述，得到质子守恒式有两种方法，一种是直接根据质子守恒的实

质求质子的平衡关系，此种方法的关键是找出提供质子的微粒及接受质子的微粒；另一种是

用电荷守恒和物料守恒关系联立得到，此种方法比较简单。练习：分别写出醋酸钠、磷酸二

氢钠溶液中的质子守恒式。答案：c(OH－)=c(CH3COOH)+C(H+) c(OH－)+c(HPO42

－)+2c(PO43-) =c(H＋)＋c(H3PO4)

酸度的是水溶液中最基本、最重要的因素，在计算H+浓度时，常要涉及三个平衡关系式，即

物料平衡、电荷及质子平衡关系式。其中质子平衡关系式最为重要。

1.物料平衡式（Mass blance epuation)

物料平衡式简称物料平衡，用MBE表示，它是指在一个化学平衡中，某一给定组分的分析浓

度等于各有关型体平衡浓度之和。

例如 cmol/L的Na2SO3溶液的物料平衡式，根据需要可列出与Na+和SO32-有关的两个方

2c=[Na+]，[SO32-]+[HSO3-]+[H2SO4]=c

物料平衡式将平衡浓度与分析浓度联系起来，在酸碱平衡计算中常用到电荷平衡式。

2.电荷平衡式（Charge blance equation）

电荷平衡式简称电荷平衡，用CBE表示。平衡体系中溶液总是呈电中性的，因此，溶液荷正电质点的总浓度必等于荷负电质点的总浓度。它的数学表达式叫做电荷平衡式。另外水溶液中的电荷平衡，还应包括水本身离解所产生的H+和OH-。

例如 NaAc水溶液的电荷平衡式为

[Na+]+[Na+]=[Ac-]+[OH-]

HNO3溶液的电荷平衡式为

[H+]=[NO3-]+[OH-]

NaH2PO4溶液的电荷平衡式为

[H+]+[Na+]=[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-]

3.质子平衡式（Proton blance equation）

质子平衡式简称质子平衡，用PBE表示。按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的转移，溶液中酸碱反应达到平衡时，酸失去质子数等于碱得到的质子数。这种数量关系的数学表达式称为质子平衡式。它是处理酸碱平衡的基本关系式。依据质子平衡式可得到溶液中H+（或OH-）浓度与有关组分的关系式。由此关系式即可计算出酸碱平衡体系中H+的浓度。

书写质子平衡式的方法由两种方法

（1）代入法即由物料平衡和电荷平衡求得质子平衡式。

例如写出浓度为c的KCN溶液的质子平衡关系式。

物料平衡（MBE） [KCN]+[CN-]=[K+]=c

电荷平衡（CBE） [H+]+[K+]=[CN-]+[OH-]

将MBE的[K+]代入CBE即得质子平衡关系式

质子平衡关系式（PBE） [H+]+[HCN]=[OH-]

（2）图示法

质子平衡反映溶液中质子转移的数量关系，根据溶液中得质子后产物与失质子后产物的质子得失关系相等的原则，可直接列出质子条件，即所谓的图示法。

1）选取基准物质基准态物质是质子转移有关的酸碱组分，通常以起始酸碱组分和溶剂分子作基准物质。

2）根据溶液中酸碱平衡情况，以基准质子态物质为基准将溶液中其它组分与之比较。哪些是得质子的，哪些是失质子的，然后绘出质子得失示意图。

3）再由得失质子示意图，写出质子等衡式。

例如写出KCN溶液的质子平衡式。

1）溶液中参与质子转移的物质是CN-和H2O，以它们为“基准质子态”物质。

2）对CN-来说，CN-得质子而生成HCN，对H2O来说H2O既可得质子生成H3O+，由可失去质子生成OH-，然后画出分框图和质子得失产物。

3）根据示意图，写出KCN溶液得质子平衡式

[H3O+]+[HCN]=[OH-]或[H+]+[HCN]=[OH-]

由上例可知，质子平衡式是计算溶液中某型体平衡浓度的基础。