相同pH醋酸鈉與碳酸氫鈉溶液濃度的大小比較

姚遠 石小倩 楊旭東

摘要： 將醋酸鈉和碳酸氫鈉溶液的質子守恒式聯立，確定相同pH范圍，導出一個二次函數解析式。推證表明，在相同pH下，這兩種溶液濃度大小比較存在著多種可能，并予以拓展，分析其中化學原因。不同文獻中碳酸的電離平衡常數不完全相同，將多組數據運用Matlab作圖，亦可得到上述結論。同時指出理論推證與實驗測定尚存在偏差。

關鍵詞： 醋酸鈉； 碳酸氫鈉； pH； 碳酸二級電離常數； Matlab

文章編號： 10056629（2023）05009107

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

1 引言

相同pH的醋酸鈉與碳酸氫鈉溶液濃度大小比較，實質上是同濃度這兩種溶液堿性強弱的比較。葉望堯［1］通過多次合理近似計算得到的圖像分析、章新陽［2］利用Excel對相同濃度的這兩種溶液pH的精確計算，均得出同濃度下兩種溶液的堿性強弱視濃度而定的結論。陳越峰、吳文中［3］利用Wolfram Mathematica得到這兩種溶液濃度與其pH之間的關系圖。另外，解決這一問題，有的需要借助計算機軟件處理，有的計算尚不具有普適性［4， 5］。如何在課堂時空背景下，基于學生已有知識來解決這一教學特別是高考復習需要直面的問題，筆者認為數學方法是一個不錯的選擇。

2 問題的解決

2.1 相同pH的界定

因此，pH相同的醋酸鈉和碳酸氫鈉溶液在一定范圍內比較復雜，濃度難以比較。

7 研究意義

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出：“在化學教學中，教師還應重視跨學科內容主題的選擇和組織……引導學生在更寬廣的學科背景下認識物質及其變化的規律，幫助學生拓寬視野，開闊思路，綜合運用化學和其他學科的知識分析解決有關問題，發展學生的科學素養。［16］”化學作為一門“中心的、實用的、創造性的”科學，毋庸置疑有著豐富而深刻的內涵，與其他學科間的交叉、融合在科學探索中日益凸顯。

文中兩種溶液濃度大小的比較，是溶液中各物理量綜合的結果，導出的二次函數解析式正是其具體表現形式。本文“另辟蹊徑”，用化學和數學融合的方法解決了這一問題，無須借助計算機軟件處理且具有普適性，在課堂中可選擇性運用，以此指向核心素養的深度學習，激發學生學習熱情，發展高階思維。

碳酸氫鈉作為中學化學中一種常見酸式鹽，有著鮮明的“特性”：理論上，pH在一定濃度范圍內幾乎不變，而數字化實驗表明pH在一定濃度范圍內，又有隨濃度增加而下降的趨勢；不同濃度下，粒子濃度大小比較十分復雜。教師在授課和命題時應予以高度的關注，不可想當然，要遵從事實依據。同時以這份教學素材為契機，可引導學生深度挖掘，形成實事求是、嚴謹細致的科學態度，培養批判精神和探究意識。

致謝：文中Matlab作圖得到我校周海梅老師的幫助，特此致謝。

參考文獻：

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