幾種鹽溶液中質(zhì)子守恒的推導(dǎo)及其應(yīng)用

黃紹椿

（江西省高安中學(xué)，江西 高安）

電解質(zhì)溶液普遍存在著電荷守恒、物料守恒及質(zhì)子守恒三大守恒關(guān)系，它們是進(jìn)行電解質(zhì)溶液中粒子濃度比較的重要依據(jù)。電荷守恒和物料守恒相對(duì)容易推導(dǎo)，而質(zhì)子守恒推導(dǎo)則較難。什么是質(zhì)子守恒？是指在電離或水解過(guò)程中，會(huì)發(fā)生質(zhì)子（H＋）轉(zhuǎn)移，但在質(zhì)子轉(zhuǎn)移過(guò)程中其數(shù)量保持不變。本文主要介紹了幾種鹽溶液中的質(zhì)子守恒的推導(dǎo)及其應(yīng)用。

一、幾種鹽溶液中質(zhì)子守恒的推導(dǎo)

1.強(qiáng)堿弱酸鹽溶液

以Na2CO3溶液為例，可用畫圖法推導(dǎo)質(zhì)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(qiáng)酸弱堿鹽溶液

以NH4Cl溶液為例，可用畫圖法推導(dǎo)質(zhì)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(dǎo)質(zhì)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(zhì)子守恒式一般由電荷守恒式和物料守恒式推導(dǎo)出來(lái)。

以物質(zhì)的量1∶1的Na2CO3、NaHCO3混合溶液為例。

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

二、質(zhì)子守恒在電解質(zhì)溶液中的一些應(yīng)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(cuò)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(diǎn)時(shí)，溶液中：c（B－）＞c（Na＋）＞c（HB）＞c（H＋）＞c（OH－）

C．pH＝7 時(shí)，三種溶液中：c（A－）＝c（B－）＝c（D－）

D．當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時(shí)，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(xiàng)，在未滴加 NaOH 溶液時(shí)，0.1 mol·L－1的三種酸（HA、HB和HD）溶液的pH均大于1，說(shuō)明三種酸均為弱酸，且HA的pH最小、酸性最強(qiáng)，HD的pH最大、酸性最弱，因酸性越強(qiáng)，電離常數(shù)越大，故 KHA＞KHB＞KHD，正確；B 項(xiàng)，滴定至 P 點(diǎn)時(shí)，溶液中未反應(yīng)的HB與生成的NaB的濃度相等，且溶液呈酸性，說(shuō)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(xiàng)，pH＝7 時(shí)，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(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時(shí)，正好生成NaA、NaBH和NaD，三種溶液混合后溶液的質(zhì)子守恒要由電荷守恒和物料守恒推導(dǎo)，過(guò)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(zhì)子守恒式：c（HA）＋c（HB）＋c（HD）＝c（OH－）－c（H＋），正確。故選 C。

小結(jié)：質(zhì)子守恒在電解質(zhì)溶液中的一些應(yīng)用，要注意分析溶質(zhì)是單一溶液還是混合溶液，如果是單一溶液，則質(zhì)子守恒式既可由畫圖法推導(dǎo)也可由電荷守恒式和物料守恒式推導(dǎo)出來(lái)。如果是混合溶液，則質(zhì)子守恒式一般由電荷守恒式和物料守恒式推導(dǎo)出來(lái)。