巧用数轴法书写质子守恒表达式探析

云南 朱全欢

1.问题背景

质子守恒表达式的书写是历年高考化学考试考查的热门和难点，一般都是通过联立电荷守恒表达式和物料守恒表达式得到，该处理方法繁琐、低效又容易出错，还不利于检查判断是否正确。

为简便快捷地书写质子守恒表达式，有许多的相关研究，例如：叶书林老师和洪赛君老师的用数轴法书写质子守恒表达式。很多都只是介绍了单一方法、单一溶液、混合溶液中的一项，部分方法还比较抽象，如叶书林老师和洪赛君老师的数轴法，虽然解决质子守恒表达式时直观新颖、书写单一溶液较简捷，但是混合溶液的书写不易理解、刻度的确定容易出错。

因此，行之有效且简便快捷的书写质子守恒表达式方法很有必要，经查阅大量期刊文献和结合教学实践，发现了如何用数轴法来巧写质子守恒表达式以达到快速、简捷、准确的目的。后文中将结合实例，逐一分析。

2.理论依据

酸碱质子理论是数轴法书写质子守恒表达式的基础，酸碱质子理论：酸是质子的给予体(即任何能释放出质子的含有氢原子的分子或离子都是酸);碱是质子的接受体(即任何能与质子相结合的分子或离子都是碱)。酸给出质子后生成的碱是这种酸的共轭碱;碱接受质子后生成的酸是这种碱的共轭酸。按照酸碱质子理论酸与碱之间的关系可用“酸=质子(H+)+碱”来表示。

3.基本步骤

(3)将数轴上微粒与其对应刻度的绝对值相乘后相加，由质子得失守恒可知：∑(“0”左侧微粒浓度×|对应刻度|)=∑(“0”右侧微粒浓度×|对应刻度|)，将得到的式子变式处理后即可得到质子守恒表达式。如在NaHCO3溶液中，由数轴图可得关系式：

4.实例

4.1 单一溶液

( )

【答案】D

【解析】D选项中，c(Na+)=2c(总)的溶液中溶质为Na2C2O4，检验的目的是书写Na2C2O4溶液中的质子守恒表达式。

因此，由上述方法分析可知，D选项正确(A、B、C三个选项与本研究无关，不再阐述)。

【例2】书写NH4HC2O4质子守恒表达式。

4.2 混合溶液

当书写混合溶液的质子守恒表达式时，将溶液中的各溶质进行分离对待，用数轴法写出单一溶液各溶质的质子守恒表达式，调整质子守恒表达式，使其c(H+)或c(OH-)在等号同侧，然后分别乘对应溶质的物质的量浓度后相加，化简即得到混合溶液的质子守恒表达式。

【例3】书写xmol/L Na2C2O4和ymol/L NaHC2O4混合溶液的质子守恒表达式。

得到质子守恒表达式为

得到质子守恒表达式为

因此，混合溶液的质子守恒表达式：①×x+②×y，

【例4】书写0.3 mol/L NH3·H2O和0.1 mol/L NH4Cl混合溶液的质子守恒表达式。

以NH3·H2O和H2O为参考基准对应的数轴图为

得到的质子守恒表达式为

得到的质子守恒表达式为

c(OH-)+c(NH3·H2O)=c(H+) ④

因此，混合溶液的质子守恒表达式：③×0.3+④×0.1即

即得质子守恒表达式：

5.总结

综合上述分析，基于酸碱质子理论的数轴法，通过把抽象复杂的化学问题与数学图形相结合的方式，将难、繁、低效、抽象分别化为易、简、高效、直观，有利于激发学生学习动机和兴趣，促进学生理解以及掌握，锻炼学生创新思维，有利于学生化学学科核心素养的养成，从而提高教学效率。