混合溶液中如何直接列出质子守恒的关系式？

混合溶液中如何直接列出质子守恒的关系式？

使用零水准（怎么用其他答案已经很详细了，不赘述）

当用零水准写混合溶液的质子守恒（PBE）时，主要看溶质是否互为共轭酸碱对（两者可通过得失一个质子互相转化，例如醋酸HAc与醋酸根Ac-）

一、若溶质不是共轭酸碱对

那简单，不管投料比是多少，所有零水准系数都定为1，大胆写出来就是答案

例如c(NaAc)：c(Na2S)=3:5，将零水准水、Ac-、S2-系数定为1，书写如下

整理得c(HS﹣)+2c(H2S)+c(HAc)+c(H+)=c(OH﹣)，会发现投料比3:5根本没用上

理由：c(HAc)、c(HS﹣)与c(H2S)已经包含了投料比，不必额外计算

二、若溶质互为共轭酸碱对（这类混合溶液又名缓冲溶液或缓冲体系）

则这对共轭酸碱按投料比凑成1，其余粒子统统系数定为1即可

例如c(HAc)：c(NaAc)=1:2，零水准系数分别为1/3HAc、2/3Ac-、1H2O，如下书写

得出PBE：2c(HAc)+3c(H+)=c(Ac-)+3c(OH-)

理由：其余粒子浓度系数定为1的理由同上，而共轭酸碱对这样操作的缘由，用一种粗略的解释方案——

上图为碳酸钠溶液的零水准数轴表示法，刻度表示质子的得失个数，零点处的粒子即为零水准，其余各个位置上的粒子表示得失质子后的产物，每差一个质子，数轴上就间距一个单位

如果为碳酸氢钠溶液，碳酸家族三粒子整体左移一个单位即可，其余非缓冲体系的写法以此类推

用此图结合以下通式可写出PBE：

Σ刻度值×粒子浓度=0（物理意义：得失质子守恒）

此方法揭示了在非缓冲体系中，零水准粒子的浓度是不可能写在PBE中的，因为它们的刻度值为0

那么我们以此表示方法来讨论c(HAc)：c(NaAc)=1:2的缓冲溶液，其数轴写出来如下图所示

水在零点，H+与OH-也很自然分别在1和-1处，而HAc与Ac-都会参与质子得失，照理说应该都是零水准，共同写在零点

但合理吗？HAc与Ac-正好差一个质子，之间应该有一个单位的差距，不可能在零点重合

说明“真正的零水准”另有其物，且应该介于共轭酸碱对之间，但溶质中又不存在，只有想办法写出假想的零水准粒子，才能在数轴上准确定位HAc与Ac-

先按共轭酸碱对的投料比凑出假想化学式“HAc3”，再控制变量将Ac与HAc/Ac-的角标同步，得到最终假想零水准的化学式——“H1/3Ac”（此操作主要看计量关系，不必关注离子电荷）

那么，此假想粒子在零点，当它失去1/3质子才能变为Ac-，得到2/3质子才能变为HAc，于是两者在数轴上所处的位置迎刃而解

最后再利用通式建立等式并去分母即可得到答案：2c(HAc)+3c(H+)=c(Ac-)+3c(OH-)

“分数质子”的物理意义：共轭酸碱对作为溶质时，两者在电离与水解过程中会互相转化，平衡转化率受到酸碱对投料比的制约（可用平衡三段式数学证明），每个质子的得失都会互相拉扯、藕断丝连，得失“并不彻底”，故会出现分数

提问：c(H2S)：c(NaHS)=2:1怎么写质子守恒？

三、若溶质为强酸及其盐/强碱及其盐

强酸失质子→酸根，说明强酸及其盐本就是一对共轭酸碱，PBE书写思路与前文一致

一元强碱得质子→水合金属离子，可以认为水合离子是质子酸，故一元强碱及其盐也是共轭酸碱

例如烧碱与醋酸钠1:1混合溶液，NaOH作为零水准会得一个质子变为水合的Na+，习惯上不必写出结合的水，此时NaOH与醋酸钠中的Na+是浓度比1:1的一对共轭酸碱

所以在传统零水准方法中，NaOH的系数要定为1/2，而溶质中Ac-不存在酸碱对，系数无脑定为1

最后结果为c(Na+)+2c(H+)+2c(HAc)=2c(OH-)

理由：同理使用数轴表示法，NaOH与醋酸钠中的Na+共轭，按投料比凑成假想的零水准“Na(OH)1/2”，只需要二分之一质子即可变为钠离子，得出钠离子应该在1/2处，而“Na(OH)1/2”结合1/2水并失质子的产物NaOH完全电离，不存在平衡浓度，故不必书写在数轴上

提问：c(HCl)：c(NH4Cl)=2:1怎么写质子守恒？