碳酸铵和碳酸氢铵溶液中离子浓度的大小比较

碳酸铵和碳酸氢铵溶液中离子浓度的大小比较

分别计算0.500 mol/L(NH4)2CO3和NH4HCO3溶液中各成分的浓度。

（1）(NH4)2CO3溶液中

NH4++CO32—+H2O NH3·H2O+HCO3—

其平衡常数K= c(NH3·H2O)×c(HCO3—)/[c(NH4+)×c(CO32—)]

= c(NH3·H2O)×c(HCO3—)×c(H+)×c(OH—)/[c(NH4+)×c(CO32—)×c(H+)×c(OH—)]

=K w/( K2K b) =1×10—14/(5.61×10—11×1.80×10—5)=9.9

因为c(NH3·H2O)= c(HCO3—)，所以

c2(NH3·H2O)/[c(NH4+)×c(CO32—)]

= c2(NH3·H2O)/{[1.000 mol/L—c(NH3·H2O)][ 0.500mol/L—c(NH3·H2O])=9.9

解得：c(HCO3—)=c(NH3·H2O)=0.460 mol/L

c(NH4+)=0.540mol/L

c(CO32—)=0.040 mol/L

再求溶液中c(H+)和c(OH—)：

将c(HCO3—)=0.460 mol/L和c(CO32—)=0.040 mol/L 代入H2CO3的K2中求溶液中c(H+)：c(H+)=5.61×10—11×0.460 mol/L/0.040 mol·L—1=6.45×10—10 mol/L

c(OH—)=1.55×10—5 mol/L

或将c(NH3·H2O)=0.460 mol/L和c(NH4+)=0.540mol/L代入NH3·H2O的电离常数式中求溶液中c(OH—)：

c(OH—)= 1.80×10—5×0.460 mol/L/0.540 mol·L—1=1.53×10—5 mol/L

c(H+)=6.52×10—10 mol/L

结论：c(NH4+)=0.540mol/L

c(HCO3—)=c(NH3·H2O)=0.460 mol/L

c(CO32—)=0.040 mol/L

c(OH—)=1.53×10—5 mol/L

c(H+)=6.52×10—10 mol/L

（2）NH4HCO3溶液中

NH4++HCO3—+H2O NH3·H2O+H2CO3

其平衡常数K= c(NH3·H2O)×c(H2CO3)/[c(NH4+)×c(HCO3—)]

= c(NH3·H2O)×c(H2CO3)×c(H+)×c(OH—)/[c(NH4+)×c(HCO3—)×c(H+)×c(OH —)]

=K w/(K1K b) =1×10—14/(4.31×10—7×1.80×10—5)=1.29×10—3

因为c(NH3·H2O)= c(H2CO3)，c(NH4+)=c(HCO3—)，所以

c2(NH3·H2O)/c2(NH4+)= c2(NH3·H2O)/{[0.500 mol/L—c(NH3·H2O)]2=1.29×10—3

解得：c(H2CO3)=c(NH3·H2O)=0.0173 mol/L

c(NH4+)= c(HCO3—)=0.483mol/L

再求溶液中c(H+)和c(OH—)：

将c(H2CO3)=0.0173 mol/L和c(HCO3—)=0.483 mol/L 代入H2CO3的K1中求溶液中c(H+)：c(H+)=4.31×10—7×0.0173 mol·L—1/0.483 mol/L =1.54×10—8 mol/L

c(OH—)=6.50×10—7 mol/L

或将c(NH3·H2O)=0.0173 mol/L和c(NH4+)=0.483mol/L代入NH4+的水解常数式中求溶液中c(OH—)：

c(OH—)= 1.80×10—5×0.0173 mol/L/0.483 mol·L—1=6.45×10—7 mol/L

c(H+)=1.55×10—8 mol/L

结论：c(NH4+)= c(HCO3—)=0.483mol/L

c(H2CO3)=c(NH3·H2O)=0.0173 mol/L

c(OH—)= 6.48×10—7 mol/L

c(H+)=1.55×10—8 mol/L