利用圖示法一步到位寫出質子守恒式

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子守恒式，此方法直觀易懂，有利于在中學化學教學中廣泛推廣。

關鍵詞：質子守恒；圖示法；高考

電解質溶液中的三個守恒規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，質子守恒式在理解上相對比較困難，學生不易掌握。

通常，質子守恒式可根據電荷守恒式和物料守恒式聯合求出。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子守恒式。林飛老師用圖示法解決混合溶液中質子守恒題。但是這些方法都比較抽象，不容易理解，對于很多基礎薄弱的學生實在難以掌握，在日常的化學教學中難以推廣。

于是在解題過程中，本文筆者從另一個角度理解質子守恒，開發出了一種能夠迅速地、一步到位地寫出質子守恒的方法——圖示法。筆者認為質子守恒的本質就是水電離出來的H+和OH-的物質的量相等。筆者認為在NaHCO3溶液中，1 mol HCO3-可以結合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+的物質的量，1 mol HCO3-可以結合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-的物質的量，如下圖所示：

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

c（H+）+c（H2CO3）=c（OH-）+c（CO32-）

用相同的方法，筆者很快寫出NaH2PO4的質子守恒式：

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

Na2HPO4的質子守恒式為：

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

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

例1（2014四川）下列溶液中粒子的物質的量濃度關系正確的是（）

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，根據圖示法

CH3COONa溶液的質子守恒式為：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，根據圖示法

Na2C2O4溶液的質子守恒式為：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的量濃度關系一定正確的是（）

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c（Na+）=0.100 mol·L-1時，該溶液的溶質恰好為NaHC2O4，利用筆者的方法迅速地寫出NaHC2O4質子守恒式：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+）

解析：通過一定量的練習，筆者了解到質子守恒的本質：水電離出來的H+和OH-的物質的量相等，將被結合了的H+和OH-的物質的量加上水中剩余的，就得到了質子守恒式。選項D，當中和百分數達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子守恒式的方法，很快地解決了高考試題中以前學生認為比較難的的質子守恒的相關題型，對于學生的化學學習是一種極大的鼓舞，增強了學生對學好化學并在高考中獲得好成績的信心，促進了學生對守恒思想的深刻理解，培養了學生的化學思維能力。

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子守恒式[J].化學教學，2014（9）：78-79.

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