利用图示法一步到位写出质子守恒式

覃开云��

摘要：本文介绍了利用图示法迅速而又正确地一步到位写出质子守恒式，此方法直观易懂，有利于在中学化学教学中广泛推广。

关键词：质子守恒；图示法；高考

电解质溶液中的三个守恒规律在历年高考中有着重要的地位，每年必考，能够熟练地、迅速地写出三个守恒式，对于解题就显得非常重要。相对于电荷守恒式与物料守恒式，质子守恒式在理解上相对比较困难，学生不易掌握。

通常，质子守恒式可根据电荷守恒式和物料守恒式联合求出。例如：在NaHCO3溶液中的电荷守恒式为：c（Na+）+c（H+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（OH-）①，物料守恒式为：c（Na+）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）②，将②式代入①式，化简就可以得到质子守恒式：c（H2CO3）+c（H+）=c（CO32-）+c（OH-）。但是，这样写既费时、又费力，而且我们还不容易迅速地判断写出来的式子是否正确。

为了迅速而又正确地写出质子守恒式，很多人在这方面做了研究。杨青山老师利用框图等效法书写浓度不同的混合溶液的质子守恒式。林飞老师用图示法解决混合溶液中质子守恒题。但是这些方法都比较抽象，不容易理解，对于很多基础薄弱的学生实在难以掌握，在日常的化学教学中难以推广。

于是在解题过程中，本文笔者从另一个角度理解质子守恒，开发出了一种能够迅速地、一步到位地写出质子守恒的方法——图示法。笔者认为质子守恒的本质就是水电离出来的H+和OH-的物质的量相等。笔者认为在NaHCO3溶液中，1 mol HCO3-可以结合1 mol H+生成1 mol H2CO3，再加上水中还剩下的H+，就是水電离出来总的H+的物质的量，1 mol HCO3-可以结合1 mol OH-生成1 mol CO32-，再加上水中还剩下的OH-，就是水电离出来总的OH-的物质的量，如下图所示：

根据水电离出来的H+和OH-的物质的量相等，笔者很快写出NaHCO3的质子守恒式：

c（H+）+c（H2CO3）=c（OH-）+c（CO32-）

用相同的方法，笔者很快写出NaH2PO4的质子守恒式：

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

Na2HPO4的质子守恒式为：

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

迅速地、正确地写出了质子守恒式，接下来的问题就可以迎刃而解了。现在我们就结合近年的部分高考试题，探讨利用图示法一步到位写出质子守恒式的应用。

例1（2014四川）下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是（）

A. 0.1 mol/L NaHCO3溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：

c（Na+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）

B. 20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液与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. 室温下，pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合，所得溶液中：

c（Cl-）>c（H+）>c（NH4+）>c（OH-）

D. 0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：

c（OH-）>c（H+）+c（CH3COOH）

解析：选项D 0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合刚好生成CH3COONa溶液，根据图示法

CH3COONa溶液的质子守恒式为：c（H+）+c（CH3COOH）=c（OH-），所以D选项是错误的。其他选项我们就不再细述，本题参考答案选B。

例2（2014安徽）室温下，下列溶液中粒子浓度关系正确的是（）

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：选项B，根据图示法

Na2C2O4溶液的质子守恒式为：c（H+）+c（HC2O4）+2c（H2C2O4）=c（OH-）

所以B选项是正确的，本题参考答案选B。

例3（2016江苏）H2C2O4为二元弱酸。20℃时，配制一组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质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列指定溶液中微粒的物质的量浓度关系一定正确的是（）

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：选项B，当c（Na+）=0.100 mol·L-1时，该溶液的溶质恰好为NaHC2O4，利用笔者的方法迅速地写出NaHC2O4质子守恒式：c（H+）+c（H2C2O4）=c（OH-）+c（C2O42-），所以B选项正确，本题参考答案选B、D。

例4（2016天津）室温下，用相同浓度的NaOH溶液，分别滴定浓度均为0.1 mol·L-1的三种酸（HA、HB和HD）溶液，滴定的曲线如图所示，下列判断错误的是（）

A. 三种酸的电离常数关系：KHA>KHB>KHD

B. 滴定至P点时，溶液中：c（B-）>c（Na+）>c（HB）>c（H+）>c（OH-）

C. pH=7时，三种溶液中：c（A-）=c（B-）=c（D-）

D. 当中和百分数达100%时，将三种溶液混合后：c（HA）+c（HB）+c（HD）=c（OH-）-c（H+）

解析：通过一定量的练习，笔者了解到质子守恒的本质：水电离出来的H+和OH-的物质的量相等，将被结合了的H+和OH-的物质的量加上水中剩余的，就得到了质子守恒式。选项D，当中和百分数达100%时，得到浓度相等的三种盐NaA、NaB和NaD，将三种溶液混合后，混合溶液的质子守恒式为：c（H+）+c（HA）+c（HB）+c（HD）=c（OH-），所以D选项正确，本题参考答案选D。

利用图示法一步到位写出质子守恒式的方法，很快地解决了高考试题中以前学生认为比较难的的质子守恒的相关题型，对于学生的化学学习是一种极大的鼓舞，增强了学生对学好化学并在高考中获得好成绩的信心，促进了学生对守恒思想的深刻理解，培养了学生的化学思维能力。

参考文献：

[1]杨青山，叶曼，朱方仕.框图等效法书写浓度不同的混合溶液的质子守恒式[J].化学教学，2014（9）：78-79.

[2]林飞，戴洁.用图示法解决混合溶液中质子守恒题[J].化学教学，2013（1）：65-66.