关于“质子守恒”的析疑.doc

关于“质子守恒”的析疑 关于“质子守恒”，初学的同学经常会有一些疑问，有的人甚至觉得无法理解。这里试着解释一下，也许对有的同学会有所帮助。 疑问一：“质子守恒”究竟是什么意思？ 因为习惯上把“不发生改变”叫做“守恒”，所以，初学的同学会把“质子守恒”理解为：在一电解质溶液中，质子总数是不变的。实际上，这种理解是完全正确的，不过，要用在解题上，知道这句话基本上是没有用的。首先，需要知道，这里的“质子”，并不是考虑所有原子的原子核中的质子【当然它们在溶液中是不会改变的】，而是指H+（不考虑D和T核素）【确实它是一个质子】，而“质子守恒”所表达的意思是：“在一电解质溶液中，分子或者离子之间可能发生H+（质子）的转移，但是无论怎样转移，所有得质子微粒得到的H+（质子）总数与所有失质子微粒失去的H+（质子）总数一定是相等的。” 疑问二：怎样区分“得质子微粒与失质子微粒”？ 1、因为水的电离是这样的：2H2OH3O+ + OH- ，但是通常写作H2OH+ + OH- ，所以，H+实际上是H3O+。也就是说，溶液中的H+就是H2O分子得到一个质子以后的产物；OH-当然就是H2O分子失去一个质子以后的产物；【也就是说，我们不是寻找得质子的微粒与失质子的微粒，而是寻找它们得到或者失去质子以后的产物，并且与它们得失质子以前的形式比较，从而确认该产物微粒是由原微粒得到或者失去几个（通常是1或2个）质子以后生成的。】 2、NH4+的水解是：NH4+ + H2ONH3H2O + H+ ，所以NH3H2O 是NH4+失去一个质子的产物（可以看作NH3）； 3、酸分子、酸式弱酸根离子的电离，是酸分子、酸式弱酸根离子失去质子的过程；所以像NaHCO3溶液中的CO32-是HCO3-失去一个质子的产物；弱酸根离子的水解是弱酸根离子得到质子的过程；所以像NaHCO3溶液中的H2CO3是HCO3-得到一个质子的产物；Na2CO3溶液中的H2CO3是CO32-得到2个质子的产物；再强调一句，“得质子微粒得到的H+（质子）总数以及失质子微粒失去的H+（质子）总数”是通过判断得失质子以后的产物以及与它们得失质子以前的形式比较才能确定的。 疑问三：怎样确定“得质子微粒得到的H+（质子）总数以及失质子微粒失去的H+（质子）总数”？ 显然，每一种得质子微粒的个数乘以每一个微粒得到的质子个数就等于这种微粒得到的质子总数，然后加和，就得到“得质子微粒得到的H+（质子）总数” ；每一种失质子微粒的个数乘以每一个微粒失去的质子个数就等于这种微粒失去的质子总数，然后加和，就得到“失质子微粒失去的H+（质子）总数” ；而实际上，上面的得失质子微粒的个数，可以变为得失质子微粒的物质的量，再进一步变为得质子微粒的物质的量浓度。【同一溶液，体积相同。】 前面提到过，得失质子的微粒需要“通过判断得失质子以后的产物确定” 得失质子的个数需要“产物与它们得失质子以前的形式比较确定”。因为微粒在得失质子的前后，个数不会发生改变，所以，前面的得失质子的微粒就可以变为得失质子以后的产物了。 下面以NaHCO3溶液为例，介绍考虑方法：前面提到过，溶液中的H+就是H2O分子得到一个质子以后的产物，所以n(H+)就是得质子的H2O分子的物质的量，也就是得质子的H2O分子得到的质子的物质的量； OH-是H2O分子失去一个质子以后的产物，所以n(OH-)就是失质子的H2O分子的物质的量，也就是失质子的H2O分子失去的质子的物质的量；H2CO3是HCO3-得到一个质子的产物，所以n(H2CO3)就是得质子的 HCO3-的物质的量，也就是得质子的HCO3-得到的质子的物质的量；CO32-是HCO3-失去一个质子的产物；所以n(CO32-)就是失质子的HCO3-的物质的量，也就是失质子的HCO3-失去的质子的物质的量；【溶液中的H2O分子、Na+和剩余的HCO3-是没有得失质子的微粒，就不会在“质子守恒”的等式中出现。】【*Na2CO3溶液中的H2CO3是CO32-得到2个质子的产物，所以n(H2CO3)就是得质子的CO32-的物质的量，而2n(H2CO3)就是得质子的CO32-得到的质子的物质的量。】 这样一来，NaHCO3溶液中，“得质子微粒得到的H+（质子）总物质的量等于失质子微粒失去的H+（质子）总物质的量”就是：n(H+) + n(H2CO3) = n(OH-) + n(CO32-) 等式两边都除以溶液的体积，就变为：c(H+) + c(H2CO3) = c(OH-) + c(CO32-) 这就是表示NaHCO3溶液中质子守恒的等式。 疑问四：怎样能辨认出一个等式是“质子守恒”？什么样的质子守恒等式是正确的？ 从形式上看，“质子守恒”等式有如下特点：1、肯定有H+和OH-【与电荷守恒的相同之处，与物料守恒的不同之处。】；2、一般会出现一种分子【与物料守恒的相同之处，与电荷守恒的不同之处。】；3、与H+在同一侧的是微粒得到质子以后的产物，与OH-在同一侧的是微粒失去质子以后的产物；4、溶质中不发生变化的微粒不会出现。 正确的质子守恒等式是：1、与H+在同一侧的是微粒得到质子以后的全部产物，与OH-在同一侧的是微粒失去质子以后的全部产物，不能遗漏；2、系数等于从它们得失质子以前的形式变为该产物微粒时得到或者失去的质子个数。 疑问五：以上方法也适用于混合溶液吗？ 答案是否定的！通常在考题中出现的2种或者3种溶质的溶液，也会出现一种既不是电荷守恒，也不是物料守恒，有点像质子守恒的等式，但是它往往不符合上面提到过的第4点，也就是，等式中可能出现“溶质中不发生变化的微粒”。人们把这种等式也叫做“质子守恒”式。 如：等浓度的氨水和氯化铵的混合溶液：c(OH) + c(NH3H2O) = c(Cl-) + c(H+) 左边是失质子的产物，右边的H+是得质子的产物，而Cl-却不是。此式却是正确的，它是这样得到的：由此混合溶液的电荷守恒式c(NH4+) + c(H+) = c(Cl) + c(OH)得 c(NH4+) = c(Cl) + c(OH)c(H+) 由此混合溶液的物料守恒式c(NH4+) + c(NH3H2O) = 2c(Cl)得 c(NH4+) = 2c(Cl)c(NH3H2O) 由和得：c