“质子守恒”原理_化学自习室（没有学不到的高中化学知识！）

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根据酸碱质子理论，酸碱反应的本质是质子的传递，当反应达到平衡时，酸失去的质子和碱得到的质子的物质的量必然相等。其数学表达式称为质子守恒式或质子条件式，常用符号PBE表示。

求质子条件式的方法有两种。一种是由物料守恒式和电荷守恒式推导（质子守恒=电荷守恒-物料守恒），另一种是直接根据质子得失的关系给出。首先选择适当的物质作为考虑质子传递的参照物，通常选择哪些在溶液中大量存在并参与质子传递的物质（即参与得失H⁺的物质），如溶剂本身，这些物质称为参照水准（或零水准）。然后，从零水准出发，根据得失质子的物质的量相等的原则，即可写出质子条件式。如浓度为c(Na₂HPO₄)的溶液中，用第一种方法求解：

物料守恒：c(Na⁺) =2c；c(H₃PO₄) +c(H₂PO₄^-) +c(HPO₄^2-) +c(PO₄^3-) = c

电荷守恒：c(Na⁺) +c(H⁺) = c(H₂PO₄^-) +2c(HPO₄^2-) +3c(PO₄^3-) +c(OH^-)

整理后得质子条件式（质子守恒=电荷守恒-物料守恒）：c(H⁺) + c(H₂PO₄^-) + 2c(H₃PO₄) = c(PO₄^3-) + c(OH^-)

采用第二种方法：选HPO₄^2-和H₂O为参照水准（因为这在Na₂HPO₄溶液中，只有这两种粒子参与H⁺得失），HPO₄^2-得一个质子为H₂PO₄^-;失一个质子为PO₄^3-;得两个质子为H₃PO₄ ；H₂O得一个质子为H₃O⁺ ;失一个质子：OH^-

得失质子的物质的量必然相等，故可得：c(H⁺) + c(H₂PO₄^-) + 2c(H₃PO₄) = c(PO₄^3-) + c(OH^-)

同理可知：Na₂S溶液中的质子守恒关系式为：c(OH^-) = c(HS^-) + 2c(H₂S) + c(H⁺)

NaHS溶液中的质子守恒关系式为：c(H⁺) + c(H₂S) = c(S^2-) + c(OH^-)

当然，在运用守恒关系解题时，有时往往要把几种守恒原理综合起来加以考虑。

在选择参照水准时，不能把共轭酸碱对中的两个组分都选作参照水准，而只能选择其中的任何一种，因为共轭酸碱对互为得（失）质子，若同时选作参照水准物，其作用互相抵消。

以上方法是利用得失质子守恒而得出的，得质子只是弱酸阴离子，但弱碱阳离子不是得质子，而是得OH-直接运用以上方法就不得，如NH₄Cl。但我们可以换位思考一下，得质子守恒，得OH^-也可以守恒！

则以上方法可以改为：NH₄⁺得一个OH^-为NH₃*H₂0 ；H₂O得一个OH^-为OH^-（相当于OH^-溶于水，还是OH^-）；失一个质子为H⁺。得失OH^-的物质的量必然相等，故可得：c(H⁺) = c(NH₃*H₂0) + c(OH^-)。这样处理，和运用H₂O电离出来的c(H⁺)=c(OH^-) 得出来的结果是一样的！

另：以上思考方式对于分析一些混合溶液的质子守恒，也是适合的。如NaOH和CH₃COOH混合，且CH₃COOH过量。
酸碱混合发生中和反应，酸过量，溶液呈酸性。则反应后可以看作是CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液。像这种情况，则可以把溶液里的质子守恒关系分开两部分两考虑，再综合结果：

CH₃COOH溶液中：CH₃COOH失一个质子为CH₃COO- ；H₂O得一个质子为H₃O⁺ ；失一个质子为OH-，得失质子的物质的量必然相等，故可得：c(H⁺) = c(CH₃COO^-) + c(OH^-)

CH₃COONa溶液中：CH₃COO^-得一个质子为CH₃COOH ；H₂O得一个质子为H₃O⁺；失一个质子为OH^-得失质子的物质的量必然相等，故可得：c(H⁺) + c(CH₃COOH) = c(OH^-)

以上两个结果合并后就是：2c(H⁺) + c(CH₃COOH) =c(CH₃COO^-) + 2c(OH^-) 这就是如NaOH和CH₃COOH混合，且CH₃COOH过量的混合溶液中的质子守恒。

(责任编辑：化学自习室)

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