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1.单一溶液的质子守恒的写法
质子守恒可以由最简单的H2O谈起,在H2O中H2O得到H+生成H3O+简写为H+,H2O失去H+生成OH-,因为失去的H+应等于得到的H+,所以得到H+的H3O+应该与失去一个H+生成的OH-浓度相同。故质子守恒就是溶液中得到的H+的浓度等于失去的H+的浓度,下面我们来看几种代表性物质的“质子守恒”。
1.1一元弱酸CH3COOH溶液。得到H+的物质或离子是H+,失去H+生成的物质或离子是OH-、CH3COO-,则“质子守恒”为c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),也是该溶液的“电荷守恒”。
1.2一元弱堿NH3·H2O溶液。得到H+的物质或离子是H+和NH+4,失去H+生成的物质或离子是OH-。则“质子守恒”为c(H+)+c(NH+4)=c(OH-),也是该溶液的“电荷守恒”。
1.3强碱弱酸盐CH3COONa溶液。得到H+的物质或离子是H+和CH3COOH,失去H+生成的物质或离子是OH-,则质子守恒为c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)。
1.4强酸弱碱盐NH4Cl溶液。得到H+的物质或离子是H+,失去H+生成的物质或离子是OH-和NH3·H2O,则“质子守恒”为c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)。
1.5碳酸钠溶液。得到H+的物质或离子是H+、HCO-3、H2CO3,失去H+生成的物质或离子是OH-,但要注意的是,H2CO3得到两个H+,前面要乘以2,则“质子守恒”为c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)=c(OH-)。
1.6碳酸氢钠溶液。得到H+的物质或离子是H+、H2CO3,失去H+生成的物质或离子是OH-、CO2-3,则“质子守恒”为c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO2-3)。
2.混合溶液的质子守恒的写法(两种物质以物质的量之比为1∶1混合)
有了单一溶液的“质子守恒”,对于混合溶液的“质子守恒”,通过反复验证,我们只要将两种溶液的质子守恒进行加和即可得到。
2.1等物质的量的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液。CH3COOH溶液的“质子守恒”为c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)。CH3COONa溶液的“质子守恒”为c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)。两式相加得2c(H+)+c(CH3COOH)=2c(OH-)+c(CH3COO-)。
2.2NH3·H2O和NH4Cl溶液等物质的量混合。同理,将NH3·H2O和NH4Cl溶液的“质子守恒”相加可得2c(H+)+c(NH+4)=2c(OH-)+c(NH3·H2O)。
2.3碳酸钠和碳酸氢钠等物质的量混合。碳酸钠的“质子守恒”为c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)=c(OH-),碳酸氢钠的“质子守恒”为c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO2-3)。两式相加得2c(H+)+c(HCO-3)+3c(H2CO3)=2c(OH-)+c(CO2-3)。
同理,其他物质等物质的量混合,我们同样采取类似的方法来得出质子守恒。但若两溶液不是等物质的量混合呢,应如何书写“质子守恒”呢?
3.混合溶液的质子守恒的写法(物质的量之比不是1∶1)
通过用电荷守恒和物料守恒的关系验证,我们发现同样可以将两种溶液的质子守恒相加,但相加前要乘以各自的倍数关系。
例如:常温下,0.1mol·L-1醋酸溶液和0.2mol·L-1醋酸钠溶液等体积混合。CH3COOH的“质子守恒”为①c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),②CH3COONa的“质子守恒”为c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)。由题可知溶液是醋酸和醋酸钠以物质的量之比为1∶2进行混合的,所以将①+②×2,即得3c(H+)+2c(CH3COOH)=3c(OH-)+c(CH3COO-)。
作者单位:江苏省南京市宁海中学
质子守恒可以由最简单的H2O谈起,在H2O中H2O得到H+生成H3O+简写为H+,H2O失去H+生成OH-,因为失去的H+应等于得到的H+,所以得到H+的H3O+应该与失去一个H+生成的OH-浓度相同。故质子守恒就是溶液中得到的H+的浓度等于失去的H+的浓度,下面我们来看几种代表性物质的“质子守恒”。
1.1一元弱酸CH3COOH溶液。得到H+的物质或离子是H+,失去H+生成的物质或离子是OH-、CH3COO-,则“质子守恒”为c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),也是该溶液的“电荷守恒”。
1.2一元弱堿NH3·H2O溶液。得到H+的物质或离子是H+和NH+4,失去H+生成的物质或离子是OH-。则“质子守恒”为c(H+)+c(NH+4)=c(OH-),也是该溶液的“电荷守恒”。
1.3强碱弱酸盐CH3COONa溶液。得到H+的物质或离子是H+和CH3COOH,失去H+生成的物质或离子是OH-,则质子守恒为c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)。
1.4强酸弱碱盐NH4Cl溶液。得到H+的物质或离子是H+,失去H+生成的物质或离子是OH-和NH3·H2O,则“质子守恒”为c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)。
1.5碳酸钠溶液。得到H+的物质或离子是H+、HCO-3、H2CO3,失去H+生成的物质或离子是OH-,但要注意的是,H2CO3得到两个H+,前面要乘以2,则“质子守恒”为c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)=c(OH-)。
1.6碳酸氢钠溶液。得到H+的物质或离子是H+、H2CO3,失去H+生成的物质或离子是OH-、CO2-3,则“质子守恒”为c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO2-3)。
2.混合溶液的质子守恒的写法(两种物质以物质的量之比为1∶1混合)
有了单一溶液的“质子守恒”,对于混合溶液的“质子守恒”,通过反复验证,我们只要将两种溶液的质子守恒进行加和即可得到。
2.1等物质的量的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液。CH3COOH溶液的“质子守恒”为c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)。CH3COONa溶液的“质子守恒”为c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)。两式相加得2c(H+)+c(CH3COOH)=2c(OH-)+c(CH3COO-)。
2.2NH3·H2O和NH4Cl溶液等物质的量混合。同理,将NH3·H2O和NH4Cl溶液的“质子守恒”相加可得2c(H+)+c(NH+4)=2c(OH-)+c(NH3·H2O)。
2.3碳酸钠和碳酸氢钠等物质的量混合。碳酸钠的“质子守恒”为c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)=c(OH-),碳酸氢钠的“质子守恒”为c(H+)+c(H2CO3)=c(OH-)+c(CO2-3)。两式相加得2c(H+)+c(HCO-3)+3c(H2CO3)=2c(OH-)+c(CO2-3)。
同理,其他物质等物质的量混合,我们同样采取类似的方法来得出质子守恒。但若两溶液不是等物质的量混合呢,应如何书写“质子守恒”呢?
3.混合溶液的质子守恒的写法(物质的量之比不是1∶1)
通过用电荷守恒和物料守恒的关系验证,我们发现同样可以将两种溶液的质子守恒相加,但相加前要乘以各自的倍数关系。
例如:常温下,0.1mol·L-1醋酸溶液和0.2mol·L-1醋酸钠溶液等体积混合。CH3COOH的“质子守恒”为①c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),②CH3COONa的“质子守恒”为c(H+)+c(CH3COOH)=c(OH-)。由题可知溶液是醋酸和醋酸钠以物质的量之比为1∶2进行混合的,所以将①+②×2,即得3c(H+)+2c(CH3COOH)=3c(OH-)+c(CH3COO-)。
作者单位:江苏省南京市宁海中学