碳酸氢钠溶液中离子浓度大小的比较

碳酸氢钠溶液中离子浓度大小的比较

NaHCO 3溶液中c （H +）和c （CO 32-）大小比较有分歧，最常见的观点有两种：

1．c （Na +）>c （HCO 3-）>c （OH -）>c （H +）>c(CO 32-)

2．c （Na +）>c （HCO 3-）>c （OH -）> c(CO 32-)>c （H +）

持观点为1的认为：在碳酸氢钠溶液中每电离1mol HCO 3-，便产生1mol CO 32-和1mol H +，在这个基础上再考虑水的电离，而每1mol 水的电离便产生1mol H +和1mol OH -因此必有c(H +)>c(CO 32-)；持观点2的认为：由于NaHCO 3的水解而使溶液呈碱性，而碱性越强则c （H +）的值越小，而c(CO 32-)的值则会越大，因此必有c(CO 32-) > c （H +）；仔细分析这两种观点可以看出问题的核心是c （H +）和c(CO 32-)的排序问题，两种观点的分析都有一定的道理，那么哪种观点更符合实际情况呢？分析如下：

一、分析问题的准备知识：

1.根据气体交换动力学，CO 2在气液界面的平衡时间常需数日，因此为方便起见，我们把NaHCO 3溶液体系看成是封闭体系并加以研究。

2.由于c （H 2CO 3）/c （CO 2(aq)）=10-3，且CO 2(aq)+H 2O=H 2CO 3的速率很小，所以我们把CO 2(aq)和H 2CO 3两种物质和并成一种假象物质H 2CO 3*，且根据我们的实验和有关资料，在18-25℃时有：

①K a1=3.632310*)

CO H (c )HCO (c )H (c --+=⋅ ②K a2=3.1032310)

()()(---+=⋅HCO c CO c H c ③c(+

H )=)HCO (c K ())K HCO (K (K 31a w 32a 1a --++ { Ka1(Ka2([HCO3-]+Kw))/(Ka1+[HCO3-])}1/2 ④并测得在18℃时，质量分数为8%饱和NaHCO 3溶液的密度为1.0581g/ml

二.定性及定量分析过程：

1.定性分析过程：从两种排序情况看主要的区别是[H+]和[CO32-]的排序问题，不难想象当NaHCO 3的浓度很小很小时，水的电离是主要的，此时应有[H+]>[CO32-]；但如果是NaHCO3的浓度很大，此时溶液碱性较强，此时应有[CO32-]>[H+]，所以该问题的关键是确定某一浓度，进而根据这一浓度确定[H+]和[CO32-]的排序问题。

2.定量分析过程：

(1)设[H+]=[CO32-]，则由②③可得PH=7.65,进一步结合①②③可得此时的碳酸氢钠溶液的浓度，计算结果为:

C NaHCO3=10-5mol/l

(2)设[H+]<[CO32-]，按同(1)的方法进行计算并结合④的实验结果,即可得到此时的碳酸氢钠溶液的浓度应满足:

1.01 mol/l>C NaHCO3>10-5mol/l

(3)设[H+]>[CO32-]，按同(1)的方法计算,即可得到此时的碳酸氢钠溶液的浓度应满足:

C NaHCO3>0

三.结论：

通过前面的分析知NaHCO3溶液中离子浓度的排序问题与NaHCO3的浓度大小有关，考虑到一般情况下，我们所接触到的题中NaHCO3的浓度多为大于10-5mol/l ，因此在一般

情况下NaHCO3溶液中离子浓度的大小顺序为: [Na+]>[HCO3-]>[OH-]>[CO32-]>[H+]，更符合实际情况。