化学自习室移动版

质子平衡式是用物质的量浓度表示得失质子(指氢离子)数相等的方程式。其书写方法有很多，现有以下几种比较简便的方法：

1.关系式法

关系式法的使用关键是找出溶液中各物质之间的平衡关系，并依据平衡条件，即

碱得到的质子总数==酸放出的质子总数

如：醋酸溶液中质子平衡式的推导方法

在醋酸溶液中存在如下平衡关系

则：c(Ac^-)= HAc释放出的水合氢离子浓度；c(OH^-)=水释放出的水合氢离子浓度

故c(H₃O⁺)总= c(Ac^-)＋ c(OH^-)，简写为：c(H⁺)总= c(Ac^-)＋ c(OH^-)

又如：Na₂CO₃溶液中质子平衡式的推导方法

Na₂CO₃在水中存在如下平衡和等量关系，溶液中OH^-离子的来源有三种途径：

⑴水的电离：H₂O H⁺＋OH^-_；水电离产生的OH^-和H⁺相等。

        ⑵CO₃^2－离子水解：:

       ①CO₃^2－＋ H₂O HCO₃^－＋ OH^-

       ②HCO₃^－＋ H₂O H₂CO₃+ OH^-

      ①②两步中水解产生的OH^-都是由CO₃^2－离子水解所得，由于起始溶质是CO₃^2－离子，不妨将①②两步分开计算，即可看作部分CO₃^2－只发生一级水解，产生HCO₃^－，则有

       CO₃^2－＋ H₂O HCO₃^－＋ OH^-

        即CO₃^2－离子一级水解产生的OH^-和HCO₃^－相等。

另一部分CO₃^2－发生水解产生H₂CO₃，

       ③CO₃^2－＋ H₂O H₂CO₃+ 2OH^-

       即部分CO₃^2－离子发生两级水解产生的OH^-离子是H₂CO₃分子物质的量的两倍。

由上述定量关系，可推出如下酸碱质子平衡式：

          c(OH^-)=c(H⁺)＋ c(HCO₃^－)＋2 c(H₂CO₃)

(1)选出能给出质子和结合质子的基准态物质(包括水)，列于方框内；

(3)利用下列公式求算：

酸失去的质子数(mol)=对应碱的浓度×该酸在反应中失去的质子数；

碱得到的质子数(mol)=对应酸的浓度×该碱在反应中得到的质子数；

(4)列质子平衡式。即依据酸失去的质子数(mol)与碱得到的质子数(mol)相等的关系，列出质子平衡式。

如在Na₂S的水溶液中，建立质子平衡式，按上述步骤则有：

框图左侧为物质失去质子后得到的粒子，右侧为物质得到质子后形成的粒子。依据得失质子相等的关系，可知：

故质子平衡式为：

c(OH^-)= c(HS^-)＋2 c(H₂S)＋ c(H⁺)

即c(H⁺)= c(OH^-)－c(HS^-)－2 c(H₂S)。

基准态微粒的选取是正确书写的前提。一般水既能给出质子又能结合质子，即自身电离。常见的弱碱阳离子中有NH₄^＋能给出质子，弱酸阴离子都能结合质子，弱酸的酸式根离子(如HCO₃^－)既能给出质子又能结合质子。

3.物料——电荷法

即建立质子平衡式的方法是由物料平衡式与电荷等衡式推出的，方法是先推出物料平衡式和电荷等衡式，再由两式相减即得。

如在Na₂CO₃溶液中，物料平衡式的推导如下：

若Na₂CO₃溶液的物质的量浓度为1mol/L，则c(Na⁺)=2mol/L，假定CO_32-离子不水解，则c(CO_32-)=1 mol/L。实际上，Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO_32-离子能部分水解，CO_32-离子水解后变成了HCO_3-和H₂CO₃，由于水解是可逆的、微弱的，溶液中还有大量的未水解的CO_32-离子。根据碳元素守恒，Na₂CO₃中的CO_32-离子在溶液中以HCO_3-、H₂CO₃和CO_32-三种形态存在，三种粒子浓度之和等于1mol/L。所以，物料平衡式为：

c(CO₃^2－)＋ c(HCO₃^－)＋ c(H₂CO₃)=1mol/L=c(Na⁺)/2

或c(Na⁺)= 2c(CO₃^2－)＋ 2c(HCO₃^－)＋ 2c(H₂CO₃)=2 mol/L……①

Na₂CO₃溶液中的电荷平衡式推导如下：

在Na₂CO₃溶液中，存在如下关系式：

Na₂CO₃=2Na⁺＋CO₃^2－

H₂O H⁺＋OH^-

CO₃^2－＋ H₂O HCO₃^－＋ OH^-

HCO₃^－＋ H₂O H₂CO₃+ OH^-

由上述关系式可知，在Na₂CO₃溶液中存在的阳离子有Na⁺和H⁺，阴离子有HCO₃^－、CO₃^2－和OH^-。根据溶液呈电中性的原则，则阳离子所带的正电荷数等于阴离子所带的负电荷数。由此，电荷平衡式为：

c(Na⁺)＋c(H⁺)=c(OH^-)＋c(HCO₃^－)＋2c(CO₃^2－)……②

由②－①(或将①中钠离子浓度代入②)并整理得：

c(H⁺)= c(OH^-)－c(HCO₃^－)－2 c(H₂CO₃)……③

③式即为质子平衡式。