近5年江苏卷 | 写质子守恒,没必要执着于“零水准法”

2024-04-27 15:31 来源: 文化之窗 本文影响了:60人

根据酸碱质子理论,酸碱反应的实质是质子的转移,在反应中,酸失去质子的量就等于碱得到质子的量。"通过质子得失数和相关组分的浓度列出的表达式称为质子平衡方程(Proton balance equation)或质子条件式,简称PBE。"[1]


这篇文章将以近5年来江苏卷中对质子守恒的考察为载体来分享如何写质子条件式。一般来讲,写质子条件式有两种常用方法:


① 基础法

注意!质子条件式不是一个独立的方程式,它可以由电荷守恒和物料守恒推导得出。因此,我们可以先写出电荷守恒,再联立物料守恒消去与质子转移无关的组分,就可以得到质子条件式。这种方法适用于所有溶液,我们姑且称之为基础法。


②零水准法

这是大学分析化学的内容。"判断谁得失电子时需要选一些组分作为参考水准(reference level or zero level),那么选谁呢?通常选原始的酸碱组分或溶液中大量存在的并与质子转移直接相关的酸碱组分。"[1]基于参考水准,我们可以直接写出质子条件式,这就是传说中的零水准法。


这两种方法究竟哪种好用呢?对比过后才知道,接下来我们通过几道真题来感受一下。


2023~2019年江苏卷之质子守恒

说明:这些题目都是节选自选择题中的某一个选项,在这里我们就当判断正误了。


2023年第12题C选项(正确)

NaHCO3溶液中:

c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)-c(OH-)


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2022年第12题B选项(错误)

KOH完全转化为K2CO3时,溶液中:c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)

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2021年第13题A选项(错误)

0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+c(H2CO3) ,同2022年第12题,写法同上。


2020年第14题B选项(错误)

浓度均为0.1mol·L-1的氨水-NH4Cl溶液等体积混合(pH=9.25):c(NH4+)+c(H+)= c(NH3·H2O)+c(OH-)


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2019年第14题D选项(正确)

0.6mol·L-1 氨水和0.2mol·L-1 NH4HCO3溶液等体积混合:c(NH3·H2O)+c(CO32-)+c(OH-)= 0.3mol·L-1c(H2CO3)+c(H+)


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小结

通过这几道题,“基础法”和“零水准法”究竟哪个更好用,相信不同的人会有不同的答案。


我想说的是,如果不能充分理解零水准法,那基础法是一个保底的选择。不要嫌弃它,通过更容易写出来的电荷守恒和物料守恒来搞定复杂的质子条件式也是很有成就感的。


另外,在面对含有共轭体系的混合溶液时,零水准法也并没有想象中的那么简便,与其内心忐忑地追求解题效率,不如用基础法来保证准确率。

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