也談?wù)凬aHCO3溶液中離子濃度的大小關(guān)系

1、也談?wù)勔舱務(wù)凬aHCO3溶液中溶液中微粒濃度的大小關(guān)系微粒濃度的大小關(guān)系老生常探老生常探 關(guān)于關(guān)于NaHCO3溶液中離子濃度的大小關(guān)系，在網(wǎng)上見到溶液中離子濃度的大小關(guān)系，在網(wǎng)上見到過以下幾種排列關(guān)系：過以下幾種排列關(guān)系：1、c(Na+)c(HCO3-) c(OH) c(H+) c(CO32-)2、c(Na+)c(HCO3)c(OH)c(CO32)c(H+) 3、c(Na+)c(HCO3)c(CO32)c(OH)c(H+) 從以上不同的結(jié)論中可以看出，有從以上不同的結(jié)論中可以看出，有3個(gè)關(guān)系是共同的看法，個(gè)關(guān)系是共同的看法，即：即：其它關(guān)系則說法不一。其它關(guān)系則說法不一。有不少高中學(xué)生對(duì)這個(gè)問

2、題也提出過疑問，也有的因?yàn)椴挥胁簧俑咧袑W(xué)生對(duì)這個(gè)問題也提出過疑問，也有的因?yàn)椴惶珴M意老師的解釋，而在網(wǎng)上提問。但是也很少得到滿意太滿意老師的解釋，而在網(wǎng)上提問。但是也很少得到滿意的解釋。本文擬通過具體計(jì)算，來談?wù)勎业目捶?，相信后的解釋。本文擬通過具體計(jì)算，來談?wù)勎业目捶ǎ嘈藕竺娴挠?jì)算原理，高中同學(xué)是能夠看得懂的。供參考。面的計(jì)算原理，高中同學(xué)是能夠看得懂的。供參考。在在NaHCO3的溶液中，存在如下的溶液中，存在如下3個(gè)平衡：個(gè)平衡：HCO3的電離平衡：的電離平衡：HCO3 HCO32Ka2= c(H+)c(CO32-)c(HCO3-)可以變形為可以變形為c(CO32-)=Ka2c(HCO3

3、-)c(H+)【1】HCO3的水解平衡：的水解平衡：HCO3H2O H2CO3OH 把分子分母都乘以溶液中的氫離子濃度把分子分母都乘以溶液中的氫離子濃度 Kb2=c(OH)c(H2CO3)c(HCO3-)【*】得：得：Kb2=c(OH)c(H2CO3) c(H+)c(HCO3-) c(H+)看式中，白色部分是碳酸的一級(jí)電離常數(shù)的倒數(shù)，藍(lán)色部分是看式中，白色部分是碳酸的一級(jí)電離常數(shù)的倒數(shù)，藍(lán)色部分是KW 。= KW/Ka1【*】可以變形為可以變形為c(H2CO3) =Kb2c(HCO3-)c(OH-)KWc(HCO3-)=Ka1c(OH-)c(H+)c(HCO3-)Ka1=【2】H2O HOH

4、Kw = c(H)c(OH) c(OH)=Kw/c(H) 【3】在碳酸氫鈉溶液中有在碳酸氫鈉溶液中有“質(zhì)子守恒質(zhì)子守恒”關(guān)系式：關(guān)系式：c(H)c(H2CO3) = c(OH)c(CO32) 即：即： c(H) + 【2】= 【3】+【1】 Kb2=c(OH)c(H2CO3)c(HCO3-)【*】c(H) +兩邊都乘以兩邊都乘以c(H+):c(H+)21+c(HCO3-)/Ka1=KW+Ka2c(HCO3-) c(CO32-)=Ka2c(HCO3-)c(H+)【1】c(H+)c(HCO3-)Ka1 c(H+)c(HCO3-)Ka1=【2】c(H2CO3)Ka2c(HCO3-)c(H+)+c(O

5、H)=Kw/c(H) 【3】c(H)c(H2CO3) = c(OH)c(CO32) 即：即： c(H) + 【2】= 【3】+【1】 Kwc(H)=c(H)Ka2c(HCO3-)c(H+)+Kwc(H)=c(H+)c(HCO3-)Ka1 1+c(H+)21+c(HCO3-)/Ka1=KW+Ka2c(HCO3-)c(H+)=KW+Ka2c(HCO3-)1+c(HCO3-)/Ka1根號(hào)內(nèi)分子分根號(hào)內(nèi)分子分母都乘以母都乘以Ka1Ka1KW+Ka2c(HCO3-)Ka1+c(HCO3-)=因?yàn)橐驗(yàn)镵a2和和Kb2都很小都很小【意思是說碳酸氫根離子的電離和水解都很微弱意思是說碳酸氫根離子的電離和水解都很

6、微弱】所以，碳酸氫根離子的濃度基本上沒有減小，也就是說：所以，碳酸氫根離子的濃度基本上沒有減小，也就是說：c(HCO3-)c(NaHCO3) = c 上式就成為：上式就成為：Ka2 = 5.610-11Kb2=2.3108c(H+) =Ka1(KW+Ka2c)/(Ka1+c)c(H+) =Ka1(KW+Ka2c)/(Ka1+c)如果如果Ka2c 遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于KW，即即 KW + Ka2cKa2c則則：c(H+) =(Ka1Ka2c)/(Ka1+c) 【精確精確】如果如果c遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于Ka1，即即 Ka1+ c c則則：c(H+) =(Ka1Ka2c)/c =Ka1Ka2 【近似近似】在兩性物質(zhì)

7、不很稀時(shí)，水的電離可以忽略，在兩性物質(zhì)不很稀時(shí)，水的電離可以忽略，如果如果c10Ka1時(shí)，可以用近似公式；時(shí)，可以用近似公式；如果如果c10Ka1時(shí)，應(yīng)該用精確公式。時(shí)，應(yīng)該用精確公式。此結(jié)論可以推廣到其它多元弱酸的酸式鹽溶液。此結(jié)論可以推廣到其它多元弱酸的酸式鹽溶液。分析化學(xué)分析化學(xué)P301 遼寧出版社遼寧出版社【對(duì)于通常的碳酸氫鈉溶液來說，溶液的對(duì)于通常的碳酸氫鈉溶液來說，溶液的pH值與溶液濃度無值與溶液濃度無關(guān)，都等于關(guān)，都等于8.31 。】例：計(jì)算例：計(jì)算0.100molL1NaHCO3(Ka1=4.210-7 Ka2=5.610-11)溶液中（除水分子以外）的各種微粒濃度。溶液中（除

8、水分子以外）的各種微粒濃度。c(Na+) = 0.100molL1因?yàn)橐驗(yàn)閏遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于Ka1，Ka2c遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于KW，c10Ka1，所以可以用近似公式計(jì)算：所以可以用近似公式計(jì)算：c(H+) =Ka1Ka2 = 4.210-75.61011 = 4.8510-9molL1 【pH=8.31】c(OH)=Kw/c(H) =1.010-14/4.8510-9= 2.110-6molL1c(HCO3-)c(NaHCO3) = 0.100molL1 【略小于】【略小于】 據(jù)據(jù)【1】：c(CO32-) =Ka2c(HCO3-)c(H+)= 5.610110.100(4.8510-9)= 1.15464103mol/L據(jù)據(jù)【2】：c(H2CO3) =c(H+)c(HCO3-)Ka1= 4.8510-90.100(4.210-7)= 1.15476103mol/Lc(Na+)c(HCO3-)c(H2CO3