质子守恒式

质子守恒式 质子守恒式、质子平衡式（简称质子平衡PBE） 1 2 +酸度的是水溶液中最基本、最重要的因素，在计算H浓度时，常要涉及三个平衡关系式，即物料平衡、电荷及质子平衡关系式。其中 质子平衡关系式最为重要。 1.物料平衡式（Mass blance epuation) 物料平衡式简称物料平衡，用MBE示，它是指在一个化学平衡 中，某一给定组分的浓度等于各有关型体平衡浓度之和。 例如 cmol/L的NaSO溶液的物料平衡式，根据需要可列出与23 +2-Na和SO有关的两个方程 3 +2--2c=[Na]，[SO]+[HSO]+[HSO]=c 3324 物料平衡式将平衡浓度与分析浓度联系起来，在酸碱平衡计算中 常用到电荷平衡式。 3 2.电荷平衡式（Charge blance equation） 电荷平衡式简称电荷平衡，用CBE表示。平衡体系中溶液总是呈电中性的，因此，溶液荷正电质点的总浓度必等于荷负电质点的总 浓度。它的数学表达式叫做电荷平衡式。另外水溶液中的电荷平衡， +-还应包括水本身离解所产生的H和OH。 例如 NaAc水溶液的电荷平衡式为 ++--[Na]+[Na]=[Ac]+[OH] HNO溶液的电荷平衡式为 3 +--[H]=[NO]+[OH] 3 NaHPO溶液的电荷平衡式为 24 ++--2-3-[H]+[Na]=[HPO]+2[HPO]+3[PO]+[OH] 2444 3.质子平衡式（Proton blance equation） 质子平衡式简称质子平衡，用PBE表示。按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的转移，溶液中酸碱反应达到平衡时，酸失去 质子数等于碱得到的质子数。这种数量关系的数学表达式称为质子 平衡式。它是处理酸碱平衡的基本关系式。依据质子平衡式可得到 +-溶液中H（或OH）浓度与有关组分的关系式。由此关系式即可计算 +出酸碱平衡体系中H的浓度。 4 写质子平衡式的方法由两种方法 （1）代入法 即由物料平衡和电荷平衡求得质子平衡式。 例如 写出浓度为c的KCN溶液的质子平衡关系式。 -+物料平衡（MBE） [KCN]+[CN]=[K]=c ++--电荷平衡（CBE） [H]+[K]=[CN]+[OH] +将MBE的[K]代入CBE即得质子平衡关系式 +-质子平衡关系式（PBE） [H]+[HCN]=[OH] （2）图示法 质子平衡反映溶液中质子转移的数量关系，根据溶液中得质子后 产物与失质子后产物的质子得失关系相等的原则，可直接列出质子 条件，即所谓的图示法。 1）选取基准物质 基准态物质是质子转移有关的酸碱组分，通常 以起始酸碱组分和溶剂分子作基准物质。 2）根据溶液中酸碱平衡情况，以基准质子态物质为基准将溶液中其它组分与之比较。哪些是得质子的，哪些是失质子的，然后绘 出质子得失示意图。 5 3）再由得失质子示意图，写出质子等衡式。 例如 写出KCN溶液的质子平衡式。 -1）溶液中参与质子转移的物质是CN和HO，以它们为“基准质2子态”物质。 --2）对CN来说，CN得质子而生成HCN，对HO来说HO既可得质22 +-子生成HO，由可失去质子生成OH，然后画出分框图和质子得失产3 物。 3）根据示意图，写出KCN溶液得质子平衡式 +-+-[HO]+[HCN]=[OH]或[H]+[HCN]=[OH] 3 由上例可知，质子平衡式是计算溶液中某型体平衡浓度的基础。 状态法直接书写质子守衡式．则学生好理解、易掌握。用这种方法直 接书写质子守鹰式、更为简洁、直观。该种方法的理论依据仍然是酸 碱质子理论。酸碱质子理论认为，一切酸碱之间的反应均属质子迁移 反应。因此、在一切酸碱平筏体系的建立过程中．所有质子给予体所 提供的质子总数必定等于所有质子接受体所得到的质子总数。而这个 总数只决定于建立平衡体系有关物质的始态和末态(酿失去质子成为它可能的共轭碱：碱接受质子成为其可能的共轭酸)。这里始态是指发生质子迁移反应的各反应物．末态则是指由反直物可能形成的所有 6 各种共轭酸碱(相对于反应物)。根据共轭酸碱对始、末态间质子迁移 数与对应的平衡浓度结合起来．即可得出与体系平衡浓度有关的质子 守衡式。对于其它平衡体系，亦能按上述模式处理写出质子守衡式。 但需要注意的是、对于弱酸及其共轭碱水溶液体系，若按上述模式处 理则必须注意它们的平衡浓度不只决定于质子迁移反应所得的产物， 而是决定于它们的原始分析浓度以及在质子迁移反应中增加和减少 的浓度的总教果。这样写出的质子等衡式才准确。 7