書寫質(zhì)子條件式的最簡單方法

1、書寫質(zhì)子條件式的最簡單方法圖示法王嘉霖（川北教育學(xué)院化學(xué)系）1 方法要點(diǎn)圖示法直接書寫 PBE 的方法要點(diǎn)如下：選好質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)。質(zhì)子條件式表示在質(zhì)子傳遞反應(yīng)中得失質(zhì)子數(shù)相等，顯然在構(gòu)成質(zhì)子條件時(shí)，必需 選擇適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)作為參考物質(zhì)， 稱為質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì) （或稱質(zhì)子參考水平、 或零水平） 質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)就是溶液中大量存在的并參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)。 通常是原始酸堿組分和 溶劑分子，（繪出示意圖，將質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)列入圖中方框內(nèi)）。以質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)為準(zhǔn)，列出得失質(zhì)子后的產(chǎn)物及得失質(zhì)子的數(shù)目。 與質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)相比，質(zhì)子數(shù)多的就是質(zhì)子產(chǎn)物（標(biāo)在示意圖方框的左邊，用箭 頭連接起來） ，質(zhì)子數(shù)少的已經(jīng)失質(zhì)子

2、產(chǎn)物 （標(biāo)在示意圖方框的右邊， 用箭頭連接起來） 在箭頭上方標(biāo)明各個(gè)質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時(shí)得失質(zhì)子的個(gè)數(shù)。根據(jù)得失質(zhì)子等衡原理，寫出 PBE。所有能得失質(zhì)子后的產(chǎn)物寫在左端，所有能失質(zhì)子后的產(chǎn)物寫在右端， 再加上等號(hào) 即得 PBE。說明兩點(diǎn)：正確的 PBE 中應(yīng)不含有基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)本身的有關(guān)項(xiàng)；處理多級離解 關(guān)系的物質(zhì)時(shí)，用得質(zhì)子的個(gè)數(shù)作為該物質(zhì)平衡濃度前的系數(shù)（見例5 等）2 各類溶液的質(zhì)子條件2.1 一元弱酸溶液的質(zhì)子條件例 1 寫出 HA （A 代表 CH3COO、CN等）溶液的 PBE。解 用圖示法書寫 PBE 。首先，要了解溶液中的酸堿平衡情況，寫出有關(guān)酸堿平衡 式，在 HA 溶液中

3、質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況是HA與 H2O間質(zhì)子轉(zhuǎn)移 HA+H 2O H3O+AH2O分子間質(zhì)子轉(zhuǎn)移 H2O+H2O H3O+OH其次，選出 HA溶液中大量存在并參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)HA和 H2O， HA失質(zhì)子而生成 A；H2O既可得質(zhì)子而生成 H3O+，也可以失質(zhì)子而生成 OH，于是質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況可圖示如下：第三、根據(jù)得失質(zhì)子數(shù)相等原理，可按下法寫出HA溶液的 PBE：左邊各項(xiàng)相加右邊各項(xiàng)相加（得質(zhì)子各項(xiàng)相加）（失質(zhì)子各項(xiàng)相加）即 c（H 3O+）=c（A ）+c（OH） （H3O+可簡化為 H+）式中 c（H 3O+）是水得質(zhì)子后的產(chǎn)物的濃度， c（A）和 c（OH）分別是 HA和 H2O失去質(zhì)子 后的產(chǎn)物

4、的濃度，若兩端乘以溶液體積，就表示得失質(zhì)子的物質(zhì)的量相等。由上可見，質(zhì)子條件式中不出現(xiàn)質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)。例 2 寫出 NH4Cl 溶液的 PBE。解 在 NH4Cl 溶液中存在如下平衡：NH4Cl NH4+Cl NH4+H2O NH3+H3O+ H2O H+OH H2O+H+ H3O+選 NH4+、H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)， Cl 雖然大量存在，但不參與質(zhì)子傳遞，不能作為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，故 NH4Cl 可按一元弱酸處理，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：PBE為 c（H +）=c（NH3）+c（OH）從上式得知， PBE中各項(xiàng)，即可以是帶電荷的離子的平衡濃度，也可以是不帶電荷 的分子的平衡濃度，這就有別于電荷平衡式

5、。一元弱酸溶液的 PBE中 c（H+） 等于兩項(xiàng)之和，一項(xiàng)是 H2O電離出等量的 H+和 OH，另 一項(xiàng)是弱酸（ HA或 NH4+）電離出等量的 H+和 A或 NH32.2 一元弱堿溶液的質(zhì)子條件例 3 寫出 NH3 溶液的 PBE。解 選 NH3、H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：PBE為： c（NH4+）+c（H +）=c（OH）例 4 寫出 NaA（A 代表 CH3COO、CN等）溶液的 PBE。解 選 A、 H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)， Na+雖然大量存在，但不參與質(zhì)子傳遞，不能作為基 準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，故 NaA可按一元弱堿處理，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：PBE為 :c（HA）+c（H +）

6、=c（OH）一元弱堿溶液的 PBE中，c（OH）等于兩項(xiàng)之和，一項(xiàng)是 H2O電離出等量的 H+和 OH， 另一項(xiàng)是 NH3或 A 從 H2O獲得質(zhì)子后產(chǎn)生等量的 OH和 NH4+或 HA。2.3 多元弱酸溶液的質(zhì)子條件例 5 寫出 H3PO4 溶液的 PBE。解 選 H3PO4、 H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下+ 2 3PBE為 c（H +）=c（H 2PO4）+2c（HPO42）+3c（PO43）+c（OH ）在上式失質(zhì)子產(chǎn)物中， HPO42是 H3PO4 失去兩個(gè)質(zhì)子后的產(chǎn)物， PO43是 H3PO4失去 3 個(gè)質(zhì)子后的產(chǎn)物， 故在質(zhì)子條件式中 c（HPO42） 和 c（PO

7、4 3） 前必須分別乘以失質(zhì)子的個(gè)數(shù) 2和 3，才能保持得失質(zhì)子數(shù)是相等的。2.4 多元弱堿的質(zhì)子條件例 6 寫出 Na2A（A2-代表 S2、CO32、C2O42等） 溶液的 PBE。 解 選 A2、H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：PBE為： c（H +）+c（HA ）+2cH2A）=c（OH）2.5 兩性物質(zhì)溶液的質(zhì)子條件2.5.1 多元酸的酸式鹽2-222 例 7 寫出 NaHA （A2-代表 S2、CO32、C2O42等） 溶液的 PBE。 解 選 HA 、 H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：2.5.2 弱酸弱堿鹽例 8 寫出 NH 4A 溶液的 PBE解 選 N

8、H4+、 A、H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：兩性物質(zhì)在溶液中既起酸的作用，又起堿的作用， 其處理方法實(shí)際上是弱酸和弱堿 的合并。在兩性和盤托出的 PBE 中，左端為原始酸堿組分（酸式酸根離子或A ）和水得質(zhì)子的平衡濃度之和， 右端為原始酸堿組分 （酸式酸根離子或 NH 4+）和水失去質(zhì)子物 質(zhì)的平衡濃度之和。因此， PBE 反映了酸堿平衡體系中得失質(zhì)子的嚴(yán)密的數(shù)量關(guān)系，它 是處理酸堿平衡問題的依據(jù)，對于組成較為復(fù)雜的兩性物質(zhì)，其 PBE 也易用圖示法寫 出。例 9 寫出 NaNH 4HPO4 溶液的 PBE。解 選 NH4+、HPO42、 H2O為基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)，溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況如下：PBE：c（H+）+c（H2PO4）+2c（H3PO4）=c（NH3）+c（PO43）+ c（OH）2.6 強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液的質(zhì)子條件 例 10 寫出鹽酸溶液的 PBEPBE為：c（H+）c（Cl）+c（OH）例 11 寫出 NaOH 溶液的 PBEc（OH）c（H+）+c（Na+）2.7 混合溶液的質(zhì)子條件下面將兩弱酸、弱酸及其共軛堿、弱酸與強(qiáng)酸、弱堿與強(qiáng)堿等的質(zhì)子條件式分列如 下：兩弱酸（ HA+HB ）溶液的 PBEc（H+）c（A ）+c（B ）+c