1、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 Na2CO3溶液中，其电荷守恒为：二. 物料守恒：指某些特征性原子是守恒的。如在 Na2CO3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 Na2CO3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 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
2、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 Na2CO3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 NaHCO3和在 NaH2PO4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
3、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 Na2CO3溶液中：（1）存在 H2O ；（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
4、成 1 倍 H2CO3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 NaH2PO4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，例如上述式式式。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
5、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；NaHCO3溶液显碱性，c 项错；溶液的质子守恒式为，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
6、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+、NH3H2O（NH3）、H2O第二步，以 NH3H2O（其实就是 NH3 和 H2O）溶液为准，观察上述微粒与NH3H2O（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 N
7、H3 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
8、 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：2H2CO3 + 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- 8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-、PO4
9、3-，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-+2PO43-+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
10、。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 比例混合之后的结果。因此，我们以 NaOH、CH3COOH 和 H2O 为准。找到得质子产物H3O+、Na+（Na+可以看成 NaOH + H+ = Na+ + H2O，因此作为得质子产物处理）和失质子产物 OH-、CH3COO-，那么质子守恒式就是：CH3COO- + OH- = H3O+ + Na+，我们又发现，这个体系的质子守恒，也是其电荷守恒。这回zhushawulei 同学明白了吗？
