碳酸氢钠溶液中离子浓度大小的比较
NaHCO3溶液中c(H)和c(CO32)大小比较有分歧,最常见的观点有两种:1.c(Na)c(HCO3)c(OH)c(H)cCO322.c(Na)c(HCO3)c(OH)cCO32c(H)持观点为1的认为:在碳酸氢钠溶液中每电离1molHCO3,便产生1molCO32和1molH,在这个基础上再考虑水的电离,而每1mol水的电离便产生1molH和1molOH因此必有cHcCO32;持观点2的认为:由于NaHCO3的水解而使溶液呈碱性,而碱性越强则c(H)的值越小,而cCO32的值则会越大,因此必有cCO32c(H);仔细分析这两种观点可以看出问题的核心是c(H)和cCO32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,CO2在气液界面的平衡时间常需数日,因此为方便起见,我们把NaHCO3溶液体系看成是封闭体系并加以研究。2由于c(H2CO3)c(CO2aq)103,且CO2aqH2OH2CO3的速率很小,所以我们把CO2aq和H2CO3两种物质和并成一种假象物质H2CO3,且根据我们的实验和有关资料,在1825℃时有:
①Ka1
cH
cHCO
3
1063
cH2CO3
②Ka2
cHcCO32cHCO3
10103
③c
H
Ka1Ka2
HCO
3
Kw
K
a1
cHCO
3
Ka1Ka2HCO3KwKa1HCO312
④并测得在18℃时,质量分数为8饱和NaHCO3溶液的密度为10581gml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NaHCO3的浓度很小很小时,水的电离是主要的,此时应有HCO32;但如果是NaHCO3的浓度很大,此时溶液碱性较强,此时应有CO32H,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HCO32,则由②③可得PH765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
CNaHCO3105moll2设HCO32,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
101mollCNaHCO3105moll3设HCO32,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
CNaHCO30三结论: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105moll,因此在一般
f情况下NaHCO3溶液中离子浓度的大小顺序为NaHCO3OHCO32H,更符合实际情况。
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