质子转移反应（酸与碱）

化学· Reactivity 3.1· 12 分钟阅读

1. 布朗斯特-劳里酸碱定义★★☆☆☆⏱ 10 min

酸碱化学的布朗斯特-劳里模型完全聚焦于两个物种之间单个质子（H⁺离子）的转移，而非仅适用于水溶液的早期阿伦尼乌斯定义。该模型适用于所有溶剂体系，包括非水反应。

📘 定义

布朗斯特-劳里酸

HA

质子供体，反应过程中释放一个H⁺离子

例:

盐酸HCl、乙酸CH₃COOH

📘 定义

布朗斯特-劳里碱

B

质子受体，利用孤对电子结合进入的H⁺

例:

氨NH₃、氢氧根离子OH⁻

📐 例题

将下列物种分类为布朗斯特-劳里酸、碱或两者皆是：H₂O、HNO₃、NH₂⁻

1
步骤1：检查该物种是否可以给出H⁺
2
$HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$
3
HNO₃只能给出质子，因此它是布朗斯特-劳里酸。
4
步骤2：检查该物种是否可以接受H⁺
5
$NH_2^- + H^+ \rightarrow NH_3$
6
NH₂⁻只能接受质子，因此它是布朗斯特-劳里碱。
7
步骤3：H₂O既可以给出质子也可以接受质子，因此它是两性物质，根据反应伙伴的不同可作为酸或碱。

2. 共轭酸碱对★★★☆☆⏱ 12 min

当酸给出一个质子时，剩余的物种是其共轭碱，该共轭碱可以接受一个质子重新生成原来的酸。当碱接受一个质子时，生成的物种是其共轭酸，该共轭酸可以给出一个质子重新生成原来的碱。一对中的两个物种仅相差一个H⁺单元。

HA + B \rightleftharpoons A^- + HB^+

📐 例题

找出乙酸与水反应中的所有共轭酸碱对：CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO⁻ + H₃O⁺

1
步骤1：找到左侧失去H⁺的物种
2
CH₃COOH失去一个H⁺变为CH₃COO⁻，因此这是酸→共轭碱对。
3
步骤2：找到左侧得到H⁺的物种
4
H₂O得到一个H⁺变为H₃O⁺，因此这是碱→共轭酸对。
5
步骤3：确认每对仅相差一个H⁺，没有其他原子或电荷变化。

✓ 快速检测

测试你的理解：

以下哪一组是有效的共轭对？
- H₂O和OH⁻
- HCl和H₂O
- NH₃和O²⁻
- CH₃COOH和H₂SO₄
显示答案
H₂O和OH⁻ —
H₂O给出一个质子形成OH⁻，因此它们仅相差一个H⁺。

3. 书写配平的质子转移方程式★★★☆☆⏱ 10 min

所有质子转移反应的方程式两侧原子总数和总电荷都必须配平。反应物侧的总电荷必须等于产物侧的总电荷，因为质子转移过程中没有电子的得失。

🔬 推导

目标:

推导盐酸与氨反应的完整配平方程式

起点:

半反应1：HCl给出一个质子

1
$HCl \rightarrow H^+ + Cl^-$
2
半反应2：NH₃接受该质子
3
$NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+$
4
将两个半反应相加，消去两侧的游离H⁺项

结果:

完整配平方程式： $H C l + N H_{3} \to N H_{4}^{+} + C l^{-}$

4. 常见质子转移反应实例★★☆☆☆⏱ 8 min

IB SL化学考题几乎只使用一小部分常见的质子转移反应，包括强酸与强碱的中和反应、弱酸与碳酸盐的反应，以及弱碱的水相解离反应。

反应类型	示例方程式	酸	碱
强酸 + 强碱	$H C l + N a O H \to N a C l + H_{2} O$	HCl	OH⁻
弱酸 + 碳酸盐	$2 C H_{3} C O O H + N a_{2} C O_{3} \to 2 C H_{3} C O O N a + H_{2} O + C O_{2}$	CH₃COOH	CO₃²⁻
氨溶于水	$N H_{3} + H_{2} O ⇌ N H_{4}^{+} + O H^{-}$	H₂O	NH₃

5. 常见陷阱

错误做法:

认为H₂O永远是酸或永远是碱

原因:

水是两性物质，它的作用完全取决于另一个反应伙伴

正确做法:

检查在给定的特定反应中，水是失去H⁺（作为酸）还是得到H⁺（作为碱）

错误做法:

将相差超过一个H⁺的物种算作共轭对

原因:

共轭对必须恰好相差一个质子，不多也不少

正确做法:

统计两个物种之间的H原子数和电荷差，确认它们仅相差一个H⁺

错误做法:

忘记配平质子转移方程式两侧的总电荷

原因:

电荷不配平在IB P2考题中会直接扣分

正确做法:

最终确定方程式之前，将反应物侧和产物侧的所有电荷相加，确认二者相等

错误做法:

使用阿伦尼乌斯定义在非水反应中分类碱

原因:

阿伦尼乌斯碱仅在水中生成OH⁻，不适用于其他溶剂中的反应

正确做法:

所有IB SL酸碱分类题都应始终使用布朗斯特-劳里的质子供体/受体定义

错误做法:

将强酸的共轭碱分类为强碱

原因:

强酸的共轭碱是极弱的、几乎呈中性的物种

正确做法:

记住：强酸→极弱的共轭碱，弱酸→更强的共轭碱

6. 速查表

术语	定义	核心规则
布朗斯特-劳里酸	质子供体	失去1个H⁺
布朗斯特-劳里碱	质子受体	得到1个H⁺
共轭对	两个物种相差1个H⁺	碱与其共轭酸的电荷差为+1
两性物质	可以给出或接受H⁺	最常见的例子是H₂O

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

2025 · P2
识别中和反应中的共轭对
2024 · P1
分类布朗斯特-劳里酸和碱
2023 · P2
写出质子转移半反应方程式

下一步

在掌握了布朗斯特-劳里酸碱的核心质子转移模型之后，你就可以开始探索强酸和弱酸的性质，包括pH计算、解离常数以及中和反应的化学计量。这些概念在Paper 1选择题和Paper 2结构化问答题中占很高分值，并且直接建立在你本指南中练习的共轭对识别技能之上。先掌握质子转移会让后续所有酸碱主题的学习变得容易得多，也能帮助你避免考试中失分的常见错误。