利用圖示法一步到位寫出質(zhì)子守恒式

覃開云??

摘要：本文介紹了利用圖示法迅速而又正確地一步到位寫出質(zhì)子守恒式，此方法直觀易懂，有利于在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中廣泛推廣。

關(guān)鍵詞：質(zhì)子守恒；圖示法；高考

電解質(zhì)溶液中的三個守恒規(guī)律在歷年高考中有著重要的地位，每年必考，能夠熟練地、迅速地寫出三個守恒式，對于解題就顯得非常重要。相對于電荷守恒式與物料守恒式，質(zhì)子守恒式在理解上相對比較困難，學(xué)生不易掌握。

通常，質(zhì)子守恒式可根據(jù)電荷守恒式和物料守恒式聯(lián)合求出。例如：在NaHCO3溶液中的電荷守恒式為：c（Na+）+c（H+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（OH-）①，物料守恒式為：c（Na+）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）②，將②式代入①式，化簡就可以得到質(zhì)子守恒式：c（H2CO3）+c（H+）=c（CO32-）+c（OH-）。但是，這樣寫既費時、又費力，而且我們還不容易迅速地判斷寫出來的式子是否正確。

為了迅速而又正確地寫出質(zhì)子守恒式，很多人在這方面做了研究。楊青山老師利用框圖等效法書寫濃度不同的混合溶液的質(zhì)子守恒式。林飛老師用圖示法解決混合溶液中質(zhì)子守恒題。但是這些方法都比較抽象，不容易理解，對于很多基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生實在難以掌握，在日常的化學(xué)教學(xué)中難以推廣。

于是在解題過程中，本文筆者從另一個角度理解質(zhì)子守恒，開發(fā)出了一種能夠迅速地、一步到位地寫出質(zhì)子守恒的方法——圖示法。筆者認(rèn)為質(zhì)子守恒的本質(zhì)就是水電離出來的H+和OH-的物質(zhì)的量相等。筆者認(rèn)為在NaHCO3溶液中，1 mol HCO3-可以結(jié)合1 mol H+生成1 mol H2CO3，再加上水中還剩下的H+，就是水電離出來總的H+的物質(zhì)的量，1 mol HCO3-可以結(jié)合1 mol OH-生成1 mol CO32-，再加上水中還剩下的OH-，就是水電離出來總的OH-的物質(zhì)的量，如下圖所示：

根據(jù)水電離出來的H+和OH-的物質(zhì)的量相等，筆者很快寫出NaHCO3的質(zhì)子守恒式：

c（H+）+c（H2CO3）=c（OH-）+c（CO32-）

用相同的方法，筆者很快寫出NaH2PO4的質(zhì)子守恒式：

c（H+）+c（H3PO4）=c（OH-）+c（HPO42-）+2c（PO43-）

Na2HPO4的質(zhì)子守恒式為：

c（H+）+c（H2PO4-）+2c（H3PO4）=c（OH-）+c（PO43-）

迅速地、正確地寫出了質(zhì)子守恒式，接下來的問題就可以迎刃而解了。現(xiàn)在我們就結(jié)合近年的部分高考試題，探討利用圖示法一步到位寫出質(zhì)子守恒式的應(yīng)用。

例1（2014四川）下列溶液中粒子的物質(zhì)的量濃度關(guān)系正確的是（）

A. 0.1 mol/L NaHCO3溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合，所得溶液中：

c（Na+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）

B. 20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液與10 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合后呈酸性，所得溶液中：

c（CH3COO-）>c（Cl-）>c（CH3COOH）>c（H+）

C. 室溫下，pH=2的鹽酸與pH=12的氨水等體積混合，所得溶液中：

c（Cl-）>c（H+）>c（NH4+）>c（OH-）

D. 0.1 mol/L CH3COOH溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合，所得溶液中：

c（OH-）>c（H+）+c（CH3COOH）

解析：選項D 0.1 mol/L CH3COOH溶液與0.1 mol/L NaOH溶液等體積混合剛好生成CH3COONa溶液，根據(jù)圖示法

CH3COONa溶液的質(zhì)子守恒式為：c（H+）+c（CH3COOH）=c（OH-），所以D選項是錯誤的。其他選項我們就不再細(xì)述，本題參考答案選B。

例2（2014安徽）室溫下，下列溶液中粒子濃度關(guān)系正確的是（）

A. Na2S溶液：c（Na+）>c（HS-）>c（OH-）>c（H2S）

B. Na2C2O4溶液：c（OH-）=c（H+）+c（HC2O4）+2c（H2C2O4）

C. Na2CO3溶液：c（Na+）+c（H+）=2c（CO32-）+c（OH-）

D. CH3COONa和CaCl2混合溶液：c（Na+）+c（Ca2+）=c（CH3COO-）+c（CH3COOH）+2c（Cl-）

解析：選項B，根據(jù)圖示法

Na2C2O4溶液的質(zhì)子守恒式為：c（H+）+c（HC2O4）+2c（H2C2O4）=c（OH-）

所以B選項是正確的，本題參考答案選B。

例3（2016江蘇）H2C2O4為二元弱酸。20℃時，配制一組c（H2C2O4）+c（HC2O4-）+c（C2O42-）=0.100 mol·L-1的H2C2O4和NaOH混合溶液，溶液中部分微粒的物質(zhì)的量濃度隨pH的變化曲線如圖所示。下列指定溶液中微粒的物質(zhì)的量濃度關(guān)系一定正確的是（）

A. pH=2.5的溶液中：c（H2C2O4）+c（C2O42-）>c（HC2O4-）

B. c（Na+）=0.100 mol·L-1的溶液中：c（H+）+c（H2C2O4）=c（OH-）+c（C2O42-）

C. c（HC2O4-）=c（C2O42-）的溶液中：c（Na+）>0.100 mol·L-1+c（HC2O4-）

D. pH=7.0的溶液中：c（Na+）>2c（C2O42-）

解析：選項B，當(dāng)c（Na+）=0.100 mol·L-1時，該溶液的溶質(zhì)恰好為NaHC2O4，利用筆者的方法迅速地寫出NaHC2O4質(zhì)子守恒式：c（H+）+c（H2C2O4）=c（OH-）+c（C2O42-），所以B選項正確，本題參考答案選B、D。

例4（2016天津）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，滴定的曲線如圖所示，下列判斷錯誤的是（）

A. 三種酸的電離常數(shù)關(guān)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(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時，將三種溶液混合后：c（HA）+c（HB）+c（HD）=c（OH-）-c（H+）

解析：通過一定量的練習(xí)，筆者了解到質(zhì)子守恒的本質(zhì)：水電離出來的H+和OH-的物質(zhì)的量相等，將被結(jié)合了的H+和OH-的物質(zhì)的量加上水中剩余的，就得到了質(zhì)子守恒式。選項D，當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時，得到濃度相等的三種鹽NaA、NaB和NaD，將三種溶液混合后，混合溶液的質(zhì)子守恒式為：c（H+）+c（HA）+c（HB）+c（HD）=c（OH-），所以D選項正確，本題參考答案選D。

利用圖示法一步到位寫出質(zhì)子守恒式的方法，很快地解決了高考試題中以前學(xué)生認(rèn)為比較難的的質(zhì)子守恒的相關(guān)題型，對于學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)是一種極大的鼓舞，增強了學(xué)生對學(xué)好化學(xué)并在高考中獲得好成績的信心，促進了學(xué)生對守恒思想的深刻理解，培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)思維能力。

參考文獻：

[1]楊青山，葉曼，朱方仕.框圖等效法書寫濃度不同的混合溶液的質(zhì)子守恒式[J].化學(xué)教學(xué)，2014（9）：78-79.

[2]林飛，戴潔.用圖示法解決混合溶液中質(zhì)子守恒題[J].化學(xué)教學(xué)，2013（1）：65-66.