二元弱酸酸式鹽溶液中微粒濃度大小的比較

伍強+蔡益+吳曉華

摘要：簡述了二元弱酸酸式鹽溶液中微粒濃度大小的定性分析方法，可知二元弱酸酸式鹽均有3個臨界點。推導得出二元弱酸酸式鹽3個臨界點微粒濃度的計算通式，認為臨界點是二元弱酸酸式鹽固有的屬性。簡述了二元弱酸酸式鹽溶液從濃至稀時微粒濃度大小排序變化的規律，指出分析微粒濃度大小時必須說明溶液濃度。在常見二元弱酸酸式鹽溶液濃度不是很小（大于0.01 mol·L-1）的情況下，離子濃度大小排序問題用弱酸根離子的電離與水解相互促進的定性分析就可以解決，這對中學化學教學具有一定的指導意義。

關鍵詞：二元弱酸酸式鹽；亞硫酸氫鈉；碳酸氫鈉；草酸氫鈉；微粒濃度大小

文章編號：1005–6629（2017）1–0075–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

二元弱酸酸式鹽（NaHA）溶液中微粒濃度大小排序，常用定量計算方法解決。NaHA溶液中有5種未知濃度的微粒：HA-、H2A、A2-、OH-、H+，有5個關系式：HA-的電離平衡、HA-的水解平衡、水的電離平衡、物料守恒、電荷守恒（或質子守恒）。有研究者列出5元方程組，借助計算機輔助計算，計算了不同濃度的NaHA溶液中各微粒的濃度[1，2]。借助計算機輔助計算固然可以解決微粒濃度大小的排序問題，但讓人感覺排序問題深不可測，更談不上讓高中學生掌握NaHA溶液中微粒濃度大小的排序。為揭開NaHA溶液從濃至稀時微粒濃度大小排序變化的規律，解決中學化學教學中關于NaHA溶液中微粒濃度大小排序的疑難問題，筆者作了如下研究。

常見二元弱酸酸式鹽（NaHSO3、NaHC2O4、NaHCO3、NaHS）的酸根（HA-）其電離平衡常數和水解平衡常數均大于水的離子積常數，在NaHA溶液濃度較大時，HA-的電離與水解明顯地相互促進，因此c（H2A）、c（A2-）總是大于c（H+）、c（OH-）。隨著NaHA溶液濃度逐漸減小，最終出現c（H+）、c（OH-）大于c（H2A）、c（A2-）的情況。在NaHA溶液濃度逐漸減小的過程中微粒濃度大小關系會出現轉折點，稱此轉折點為臨界點。NaHA溶液有呈酸性的和呈堿性的兩種，溶液中微粒濃度大小排序問題既有相似之處又有不同之處。

1 水溶液呈酸性的二元弱酸酸式鹽臨界點微粒濃度及微粒濃度大小排序

二元弱酸酸式鹽溶液從濃至稀變化時，微粒濃度大小排序也隨之變化，因此分析微粒濃度大小時必須說明溶液濃度。在中學化學教學時，常常分析溶液濃度不是很小時微粒濃度大小的排序，因此對溶液濃度大于第1臨界點溶液濃度時作如下探討。

1.4 水溶液呈酸性的二元弱酸酸式鹽第1臨界點溶液濃度和微粒濃度

25℃草酸Ka1=5.90×10-2、Ka2=6.40×10-5[5]，代入表1中第1臨界點的微粒濃度計算式，求得NaHC2O4溶液中微粒濃度，再由物料關系求得第1臨界點的溶液濃度，見表4。

結論：對水溶液呈酸性的常見二元弱酸酸式鹽，當溶液濃度大于第1臨界點時，溶液中微粒濃度大小順序為c（Na+）>c（HA-）>c（A2-）>c（H2A）>c（H+）>c（OH-）。

2 水溶液呈堿性的二元弱酸酸式鹽臨界點微粒濃度及微粒濃度大小排序

NaHCO3、NaHS都是二元弱酸酸式鹽且水溶液呈堿性，現以NaHCO3為例作如下探討。

2.1 定性分析

參考文獻：

[1]曾應超.對NaHA溶液中粒子濃度大小關系的探究[J]化學教學，2013，（11）：73～75.

[2]吳文中.二元弱酸強堿酸式鹽在水中的離子行為[J]中學化學教學參考，2015，（7）：50～52.

[3]華中師范大學等.分析化學（上冊）（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2011：155～156.

[4][5][7][8]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（選修）（第4版）[M].南京：江蘇教育出版社，2009：100.

[6]伍強.碳酸氫鈉溶液中微粒濃度大小的研究[J].化學教育，2016，（9）：70.

[9][11]金建忠.弱酸酸式鹽溶液中的若干問題[J].中學化學教學參考，2010，（1～2）：45.

[10]佘永.電解質溶液中微粒間濃度關系推導策略之闡釋[J].化學教學，2014，（7）：83.

[12]劉樹領.電解質溶液教學中常見疑難點的探究[J].化學教學，2013，（6）：74.

[13]許文.淺議溶液中微粒濃度大小的比較[J].化學教學，2013，（9）：72.

[14]王士軍.離子濃度大小比較題型歸類解析[J].中學化學教學參考，2016，（1）：50.