溶液中的粒子守恒之“質(zhì)子守恒”

虞玲

鹽類水解知識的學(xué)習(xí)過程中，涉及到溶液中的粒子問題的時候，很多學(xué)生的第一反應(yīng)是太難！既有電離又有水解，既有濃度計算又有濃度大小比較，還有各種各樣的守恒，確實，如果沒有掌握好里邊的關(guān)系，學(xué)生就好比一頭扎進“溶液”的海洋里，萬般掙扎而不會游泳的人一般，只能被淹死。那么，如何才能解決這些問題呢？在此，我就關(guān)于溶液中最容易考且最容易出錯的“質(zhì)子守恒”作一下講解。

課本中關(guān)于質(zhì)子守恒的基本概念我們一般有兩種理解。

第一種理解是：由水電離出的H+總數(shù)永遠等于由水電離出的OH-總數(shù)。根據(jù)這種理解，我們可以有等式如下：

在強堿弱酸鹽溶液當中有：C（OH-）==C（H+）+C（酸式弱酸根離子）+C（弱酸分子）。

在強酸弱堿鹽溶液中有：C（H+）==C（OH-）+C（弱堿分子）。

例如：在Na2CO3的水溶液中，碳酸鈉首先會完全電離乘Na+和CO32-離子，而任意水溶液中都存在著H2O[]H++OH-，則有水給的H+等于水給的OH-，而CO32-又會結(jié)合H+形成HCO3-和H2CO3，于是就有等式：

C（H+）==C（OH-）+C（H2CO3）+C（HCO3-）

這就是碳酸鈉水溶液中的質(zhì)子守恒。又如在NH4Cl水溶液中同理有質(zhì)子守恒為：

C（H+）==C（OH-）+C（NH3·H2O）

第二種理解是：電解質(zhì)溶液中分子或離子得到或失去質(zhì)子（H+）物質(zhì)的量是相等的。根據(jù)這種理解，我們可以有等式如下：

C（得到H+所得產(chǎn)物）==C（失去H+所得的產(chǎn)物）

若某產(chǎn)物是得了n個質(zhì)子得來的，則該產(chǎn)物的濃度前應(yīng)乘個n倍系數(shù)。

例如：在碳酸氫鈉的水溶液中，存在的微粒有如下關(guān)系：

從表格中可以看出，失去質(zhì)子得到的是CO32-和OH-，而得到質(zhì)子后得的是H2CO3和H3O+（H+），所以有等式：

C（OH-）+C（CO32-）==C（H+）+C（H2CO3）

即可以理解為左側(cè)微粒濃度相加等于右側(cè)微粒濃度相加（注意得到（或失去）n個質(zhì)子才得到的微粒的濃度前應(yīng)乘個n倍系數(shù)）。

上面兩種理解，第二種更容易寫出質(zhì)子守恒。

筆者在教學(xué)過程中，往往是先按概念理解來講解，可是學(xué)生理解的并不是很好，而學(xué)生應(yīng)用“物料守恒—電荷守恒=質(zhì)子守恒”時，往往因為耗費時間而慌亂寫錯，所以后來在教學(xué)中，我總結(jié)出以下方法來寫質(zhì)子守恒，達到了事半功倍的效果。

具體方法如下：以NaH2PO4溶液為例，根據(jù)水解電離知識，我們很快可以羅列出該溶液中的除H2O以外的所有微粒：Na+、H2PO4-、H+、OH-、H3PO4、HPO42-、PO43-

在所有的微粒中，去除鹽自身電離出的離子后為：H+、OH-、H3PO4、HPO42-、PO43-，然后初寫等式C（H+）==C（OH-），之后把余下的微粒與原始微粒（這個例子中就是H2PO4-）作對比，比原始微粒少質(zhì)子的放在C（OH-）的那一邊，少幾個系數(shù)則為幾，比原始微粒多質(zhì)子的放在C（H+）的那一邊，多幾個系數(shù)則為幾，于是得到等式為：

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

這種方法已被實踐證明好理解好掌握，應(yīng)用起來正確率也很高。

以上是針對單一溶液的質(zhì)子守恒問題，可是在實際應(yīng)用中，我們往往遇到一些特殊的混合溶液，比如等物質(zhì)的量濃度的醋酸和醋酸鈉溶液，它的質(zhì)子守恒又怎么來寫呢？還是可以用我的簡便方法。

方法是：先初寫等式2C（H+）==2C（OH-）【注意這時系數(shù)為2，你可以理解成兩種水溶液相加】，對比后添加粒子，此種情況只會有兩種粒子，弱酸分子和弱酸根（或者弱堿分子和弱堿陽離子），根據(jù)電荷一致去放離子，分子放在另一邊。

則有：

C（CH3COOH）+2C（H+）==2C（OH-）+C（CH3COO-）

以上所講方法是筆者的實踐總結(jié)，主要是根據(jù)最常見的教學(xué)內(nèi)容總結(jié)而來，可能對某些情況不能適用，若有不妥，歡迎批評指正，感激之至。