質子守恆

⒈ 化合物中元素正負化合價代數和為零

⒉ 溶液中所有陽離子所帶的正電荷總數等於所有陰離子所帶的負電荷總數

電荷守恆和物料守恆，質子守恆一樣同為溶液中的三大守恆關係。 1.化合物中元素正負化合價代數和為零 2.指溶液必須保持電中性，即溶液中所有陽離子所帶的電荷數等於所有陰離子所帶的電荷數 3.除六大強酸，三大強鹼外都水解，多元弱酸部分水解。產物中有部分水解時產物 4.這個離子所帶的電荷數是多少，離子前寫幾。

例如：NaHCO： c(Na )+c(H )=c(OH )+c(HCO )+2c(CO )

（因為碳酸根為帶兩個單位的負電荷，所以碳酸根前有一個2） CHCOONa： c(Na )+c(H )=c(CHCOO )+c(OH )

NaCO： c(Na )+c(H )=c(OH )+c(HCO )+2c(CO )

NaHCO： c(Na )+c(H )=c(HCO )+2c(CO )+c(OH )

NaPO： c(Na )+c(H )=3c(PO )+2c(HPO )+c(HPO )+c(OH )

⒈ 含特定元素的微粒（離子或分子）守恆

⒉ 不同元素間形成的特定微粒比守恆

⒊ 特定微粒的來源關係守恆

例1：在0.1mol/LNaPO溶液中：

根據P元素形成微粒總量守恆有：c[PO4 ]+c[HPO4 ]+c[H2PO4 ]+c[HPO]=0.1mol/L

根據Na與P形成微粒的關係有：c[Na+]=3c[PO43-]+3c[HPO42-]+3c[H2PO4 ]+3c[H3PO4]

根據H2O電離出的H+與OH-守恆有：c[OH-]=c[HPO42-]+2c[H2PO4-]+3c[H3PO4]+c[H+]

例2：NaHCO3 溶液中

c(Na+)等於碳酸氫根離子的濃度，電離水解后，碳酸氫根以三種形式存在

所以C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 這個式子叫物料守恆

再例如，Na2CO3溶液中，

c(Na+)等於碳酸根離子的濃度2倍，電離水解后，碳酸根以三種形式存在

所以有 C(Na+)= 2【C(CO32-)+C(HCO3-)+C(H2CO3)】

也可以由電荷守恆和物料守恆關係聯立得到

例如：NaCO溶液

①電荷守恆： C(Na ) +C(H )===C(OH ) +2C(CO ) +C(HCO ) 正電荷=負電荷

② 物料守恆： C（Na )= 2C(CO ) +2C(HCO ) +2C(HCO)

①-②得 質子守恆： C(OH ) =C(H ) +C(HCO3 ) +2C(HCO) 水電離出的H =OH

NaHCO3溶液

① c(H)+c(Na)=c(HCO)+2c(CO3)+c(OH)

② c(Na)=c(HCO)+c(CO)+c(HCO){物料守恆}

方法一：兩式相減①-②得

c(H+)=　c（OH ）+c（CO ）-c（HCO）這個式子叫質子守恆。

方法二：由酸鹼質子理論

原始物種：HCO ，HO

消耗質子產物HCO，產生質子產物CO ，OH

c（H ）=c（CO ）+c(OH )-c（HCO）即c（H ）+c（HCO）=c（CO ）+c(OH )

關係：剩餘的質子數目=產生質子的產物數目-消耗質子的產物數目

直接用酸鹼質子理論求質子平衡關係比較簡單，但要細心；如果用電荷守恆和物料守恆關係聯立得到則比較麻煩，但比較保險

又如NaHPO溶液

原始物種：HPO ，HO

消耗質子產物：HPO H+產生質子產物：HPO （產生一個質子），PO （產生二個質子），OH

所以：c（H ）=c(HPO )+2c(PO )+c(OH )-c（HPO）

可以用電荷守恆和物料守恆聯立驗證.

快速書寫質子守恆的方法：

第一步：定基準物（能得失氫離子的物質） （若為溶液則包括水）利用電離和水解得到 得質子產物和失質子產物。

第二步：看基準物、得質子產物和失質子產物相差的質子數

第三步：列出質子守恆關係式 得質子數=失質子數

第四步：用物料守恆和電荷守恆加以驗證

質子守恆的主要題型：

1.單一的酸溶液

例：H3PO4溶液中：

基準物：H2O 和 H3PO4.

得質子產物：H3O+（相差1個質子）即H+

失質子產物：H2PO4- （相差1個質子）

HPO42-（差2個質子）

PO43-（相差3個質子）

OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為：

c(H+) = c(H2PO4-) + 2c(HPO42-) + 3c(PO43-) + c(OH-)

2.單一的鹼溶液 例：NH3·H2O溶液中：

基準物：H2O NH3·H2O

得質子產物：H3O+（相差1個質子）即H+

NH4+ （相差1個質子）

失質子產物：OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為：c(H+) + c(NH4+) = c(OH-) 不難看出單一的酸溶液或者鹼溶液的質子守恆其實就是電荷守恆。混合酸的溶液或者混合鹼溶液也是這個樣子滴！

3.單一的正鹽溶液

例(1)：Na2CO3溶液

基準物：H2O CO32-

得質子產物：

H3O+（相差1個質子）即H+

HCO3-（相差1個質子）

H2CO3（相差2個質子）

失質子產物：OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為： c(H+) + c(HCO3-) + 2c(H2CO3) = c(OH-) 例(2)：NH4Cl 溶液

基準物：H2O 、NH4+ 得質子產物：H3O+（相差1個質子）即H+

失質子產物：

NH3·H2O（相差1個質子）

OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為 c(H+) = c(NH3·H2O) + c(OH-)

例(3)：(NH4)3PO4溶液

基準物：H2O 、NH4+ 、 PO43-

得質子產物：

H3O+（相差1個質子）即H+

HPO42-（相差1個質子）

H2PO4- （相差2個質子）

H3PO4（相差3個質子）

失質子產物：

NH3·H2O（相差1個質子）

OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為 c(H+) + c(HPO42-) + 2c(H2PO4-) + 3c(H3PO4) = c(NH3·H2O) + c(OH-)

4 .單一的酸式鹽溶液

例(1)：NaH2PO4溶液

基準物：H2O H2PO4-

得質子產物：H3O+（相差1個質子）即H+

H3PO4（相差1個質子）

失質子產物：

HPO42-（相差1個質子）

PO43-（相差2個質子）

OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為

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

例(2)：NH4HCO3溶液 基準物：H2O 、 NH4+ 、HCO3- 得質子產物：H3O+（相差1個質子）即H+

H2CO3（相差1個質子）

失質子產物：

NH3·H2O（相差1個質子）

CO32- （相差1個質子）

OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為 c(H+)+ c(H2CO3) = c(NH3·H2O) + c(CO32-) + c(OH-)

例(3)：(NH4)2HPO4溶液 基準物：H2O 、 NH4+、HPO42- 得質子產物：H3O+（相差1個質子）即H+

H2PO4- （相差1個質子）

H3PO4 （相差2個質子）

失質子產物：NH3·H2O（相差1個質子）

PO43- （相差1個質子）

OH- (相差1個質子)

質子守恆關係式為 c(H+) + c(H2PO4-) + 2c(H3PO4) = c(NH3·H2O) + c(PO43-) + c(OH-)

5.多種鹽的混合溶液 例：CH3COONa與NaF的混合液 基準物：H2O CH3COO- F-

得質子產物：

H3O+（相差1個質子）即H+

CH3COOH（相差1個質子）

HF（相差1個質子）

失質子產物：OH- (相差1個質子) 質子守恆關係式為 c(H+) + c(CH3COOH) + c(HF) = c(OH-)

6.酸鹼反應后的混合溶液：此類型混合溶液，應運用物料守恆和電荷守恆聯立消去強酸或強鹼離子后得到質子守恆變式。質子守恆關係式特殊。

例(1)：同濃度同體積的CH3COONa與CH3COOH混合液

物料守恆：c(CH3COO-)+ c(CH3COOH) = 2c(Na+)

電荷守恆：c(Na+)+ c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)

質子守恆關係式為：2c(H+)+c(CH3COOH)=2c(OH-)+c(Na+)

例(2)：同濃度同體積的CH3COONa與NaOH混合液

物料守恆：2[c(CH3COO-)+ c(CH3COOH) ]= c(Na+)

電荷守恆：c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-)

質子守恆關係式為：c(H+) + 2c(CH3COOH) + c(CH3COO-) = c(OH-)

例(3)：同濃度同體積的NH4Cl與NH3·H2O混合液

物料守恆： c(NH4+)+ c(NH3·H2O) =2 c(Cl-)

電荷守恆： c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)即2c(NH4+) +2 c(H+) = 2c(Cl-) + 2c(OH-)

質子守恆關係式為：2c(H+) +c(NH4+) = c(NH3·H2O) + 2c(OH-)

例(4)：同濃度同體積的NH4Cl與HCl混合液

物料守恆：2[ c(NH4+)+ c(NH3·H2O) ]= c(Cl-)

電荷守恆： c(NH4+) + c(H+) = c(Cl-) + c(OH-)

質子守恆關係式為：c(H+) = c(NH4+) + 2c(NH3·H2O) + c(OH-)

一般情況下，很少單獨考慮質子守恆，實際上在鹽（水）溶液中存在的質子守恆可看作是物料守恆與電荷守恆的疊加項

所謂的質子守恆，實質是從水的電離出發，考慮弱酸根離子結合水電離出的H+或弱鹼陽離子結合水電離出的OH-，然後在溶液中尋找H+和OH-的“藏身”之所，而列出的等式關係。常用於鹽溶液中粒子濃度關係的比較

下面以Na2CO3溶液、NH4Cl溶液和(NH4)2CO3溶液為例，來確定它們的溶液中各自存在的質子守恆關係。

1、Na2CO3溶液

在不考慮CO32-水解時，水電離出的H+與OH-的物質的量是相等的，但當CO32-水解結合部分水電離出的H+后，分別生成了HCO3-（結合一個H+）和H2CO3(結合兩個H+)，而OH-未被消耗，因此可列出等式關係：c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2×c(H2CO3)，即Na2CO3溶液中的質子守恆

2、NH4Cl溶液

NH4+水解結合的是由水電離出的部分OH-，生成了NH3·H2O，而H+未被消耗，因此可列出等式關係：c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)，即為NH4Cl溶液中的質子守恆

3、(NH4)2CO3溶液

NH4+水解結合的是由水電離出的部分OH-，生成了NH3·H2O；CO32-水解結合部分水電離出的H+，分別生成了HCO3-和H2CO3，H+、OH-都有一部分被消耗，分別尋找H+、OH-在溶液中的“藏身”之所，即可列出下列等式關係：

c(H+)+c(HCO3-)+2×c(H2CO3)=c(OH-)+c(NH3·H2O)，即為(NH4)2CO3溶液中的質子守恆。