幾種鹽溶液中質子守恒的推導及其應用

黃紹椿

（江西省高安中學，江西 高安）

電解質溶液普遍存在著電荷守恒、物料守恒及質子守恒三大守恒關系，它們是進行電解質溶液中粒子濃度比較的重要依據。電荷守恒和物料守恒相對容易推導，而質子守恒推導則較難。什么是質子守恒？是指在電離或水解過程中，會發生質子（H＋）轉移，但在質子轉移過程中其數量保持不變。本文主要介紹了幾種鹽溶液中的質子守恒的推導及其應用。

一、幾種鹽溶液中質子守恒的推導

1.強堿弱酸鹽溶液

以Na2CO3溶液為例，可用畫圖法推導質子守恒：

所以 c（OH－）＝c（HCO-3）＋2c（H2CO3）＋c（H3O＋）

即 c（OH－）＝c（HCO-3）＋2c（H2CO3）＋c（H＋）

2.強酸弱堿鹽溶液

以NH4Cl溶液為例，可用畫圖法推導質子守恒：

所以 c（OH－）＋c（NH3·H2O）＝c（H3O＋）

即 c（OH－）＋c（NH3·H2O）＝c（H＋）

3.弱酸弱堿鹽溶液

以CH3COONH4溶液為例，可用畫圖法推導質子守恒：

所以 c（NH3·H2O）＋c（OH－）＝c（CH3COOH）＋c（H3O＋）

即 c（NH3·H2O）＋c（OH－）＝c（CH3COOH）＋c（H＋）

4.混合鹽溶液

混合溶液，質子守恒式一般由電荷守恒式和物料守恒式推導出來。

以物質的量1∶1的Na2CO3、NaHCO3混合溶液為例。

將 c（Na＋）消去得質子守恒式：2c（OH－）＝c（HCO-3）＋3c（H2CO3）

二、質子守恒在電解質溶液中的一些應用。

舉例：（2016·天津理綜，6）室溫下，用相同濃度的NaOH溶液，分別滴定濃度均為 0.1 mol·L－1的三種酸（HA、HB 和 HD）溶液，滴定曲線如圖所示。下列判斷錯誤的是 （ ）

A．三種酸的電離常數關系：KHA＞KHB＞KHD

B．滴定至 P 點時，溶液中：c（B－）＞c（Na＋）＞c（HB）＞c（H＋）＞c（OH－）

C．pH＝7 時，三種溶液中：c（A－）＝c（B－）＝c（D－）

D．當中和百分數達100%時，將三種溶液混合后：c（HA）＋c（HB）＋c（HD）＝c（OH－）－c（H＋）

【答案】C

【解析】A 項，在未滴加 NaOH 溶液時，0.1 mol·L－1的三種酸（HA、HB和HD）溶液的pH均大于1，說明三種酸均為弱酸，且HA的pH最小、酸性最強，HD的pH最大、酸性最弱，因酸性越強，電離常數越大，故 KHA＞KHB＞KHD，正確；B 項，滴定至 P 點時，溶液中未反應的HB與生成的NaB的濃度相等，且溶液呈酸性，說明 HB 的電離程度大于 B－水解程度，故 c（B－）＞c（Na＋）＞c（HB）＞c（H＋）＞c（OH－），正確；C 項，pH＝7 時，三種離子的濃度分別等于 c（Na＋），然而三種溶液中陰離子水解程度不同，加入NaOH溶液的體積不同，故三種陰離子的濃度也不同，錯誤；D項，當中和百分數達100%時，正好生成NaA、NaBH和NaD，三種溶液混合后溶液的質子守恒要由電荷守恒和物料守恒推導，過程如下：

電荷守恒：c（Na＋）＋c（H＋）＝c（A－）＋c（B－）＋c（D－）＋c（OH－），物料守恒：c（Na＋）＝c（A－）＋c（B－）＋c（D－）＋c（HA）＋c（HB）＋c（HD），將 c（Na＋）消去得：質子守恒式：c（HA）＋c（HB）＋c（HD）＝c（OH－）－c（H＋），正確。故選 C。

小結：質子守恒在電解質溶液中的一些應用，要注意分析溶質是單一溶液還是混合溶液，如果是單一溶液，則質子守恒式既可由畫圖法推導也可由電荷守恒式和物料守恒式推導出來。如果是混合溶液，則質子守恒式一般由電荷守恒式和物料守恒式推導出來。