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 方法要點圖示法直接書寫PBE的方法要點如下：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，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)子產(chǎn)物（標(biāo)在示意圖方框

2、的右邊，用箭頭連接起來）。在箭頭上方標(biāo)明各個質(zhì)子基準(zhǔn)態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時得失質(zhì)子的個數(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，再加上等號即得PBE。說明兩點：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；處理多級離解關(guān)系的物質(zhì)時，用得質(zhì)子的個數(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溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況是HA與H2O間質(zhì)子轉(zhuǎn)移 HA+H2OH3O+AH

3、2O分子間質(zhì)子轉(zhuǎn)移H2O+H2OH3O+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：左邊各項相加右邊各項相加（得質(zhì)子各項相加）（失質(zhì)子各項相加）即c(H3O+)=c(A)+c(OH) （H3O+可簡化為H+）式中c(H3O+)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

4、寫出NH4Cl溶液的PBE。解 在NH4Cl溶液中存在如下平衡：NH4ClNH4+Cl NH4+H2ONH3+H3O+ H2OH+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，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。一元弱酸溶液的PBE中c(H+)等于兩項之和，一項是H2O電離出等量的H+和OH，另一項是弱酸（HA或NH4+）電離出等量的H+和A或NH32

5、.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+)=c(OH)一元弱堿溶液的PBE中，c(OH)等于兩項之和，一項是H2O電離出等量的H+和OH，另一項是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H3

6、PO4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PBE為 c(H+)=c(H2PO4)+2c(HPO42)+3c(PO43)+c(OH)在上式失質(zhì)子產(chǎn)物中，HPO42是H3PO4失去兩個質(zhì)子后的產(chǎn)物，PO43是H3PO4失去3個質(zhì)子后的產(chǎn)物，故在質(zhì)子條件式中c(HPO42)和 c(PO43)前必須分別乘以失質(zhì)子的個數(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)

7、2.5兩性物質(zhì)溶液的質(zhì)子條件多元酸的酸式鹽例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：弱酸弱堿鹽例8 寫出NH4A溶液的PBE解 選NH4+、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NH4+）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NaNH4HPO4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 強酸強堿溶液的質(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、弱酸與強酸、弱堿與強堿等的質(zhì)子條件式分列如下：兩弱酸（HA+HB）溶液的PBEc(H+)c