二元弱酸酸式盐溶液中微粒浓度大小的比较

伍强+蔡益+吴晓华

摘要：简述了二元弱酸酸式盐溶液中微粒浓度大小的定性分析方法，可知二元弱酸酸式盐均有3个临界点。推导得出二元弱酸酸式盐3个临界点微粒浓度的计算通式，认为临界点是二元弱酸酸式盐固有的属性。简述了二元弱酸酸式盐溶液从浓至稀时微粒浓度大小排序变化的规律，指出分析微粒浓度大小时必须说明溶液浓度。在常见二元弱酸酸式盐溶液浓度不是很小（大于0.01 mol·L-1）的情况下，离子浓度大小排序问题用弱酸根离子的电离与水解相互促进的定性分析就可以解决，这对中学化学教学具有一定的指导意义。

关键词：二元弱酸酸式盐；亚硫酸氢钠；碳酸氢钠；草酸氢钠；微粒浓度大小

文章编号：1005–6629（2017）1–0075–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

二元弱酸酸式盐（NaHA）溶液中微粒浓度大小排序，常用定量计算方法解决。NaHA溶液中有5种未知浓度的微粒：HA-、H2A、A2-、OH-、H+，有5个关系式：HA-的电离平衡、HA-的水解平衡、水的电离平衡、物料守恒、电荷守恒（或质子守恒）。有研究者列出5元方程组，借助计算机辅助计算，计算了不同浓度的NaHA溶液中各微粒的浓度[1，2]。借助计算机辅助计算固然可以解决微粒浓度大小的排序问题，但让人感觉排序问题深不可测，更谈不上让高中学生掌握NaHA溶液中微粒浓度大小的排序。为揭开NaHA溶液从浓至稀时微粒浓度大小排序变化的规律，解决中学化学教学中关于NaHA溶液中微粒浓度大小排序的疑难问题，笔者作了如下研究。

常见二元弱酸酸式盐（NaHSO3、NaHC2O4、NaHCO3、NaHS）的酸根（HA-）其电离平衡常数和水解平衡常数均大于水的离子积常数，在NaHA溶液浓度较大时，HA-的电离与水解明显地相互促进，因此c（H2A）、c（A2-）总是大于c（H+）、c（OH-）。随着NaHA溶液浓度逐渐减小，最终出现c（H+）、c（OH-）大于c（H2A）、c（A2-）的情况。在NaHA溶液浓度逐渐减小的过程中微粒浓度大小关系会出现转折点，称此转折点为临界点。NaHA溶液有呈酸性的和呈碱性的两种，溶液中微粒浓度大小排序问题既有相似之处又有不同之处。

1 水溶液呈酸性的二元弱酸酸式盐临界点微粒浓度及微粒浓度大小排序

二元弱酸酸式盐溶液从浓至稀变化时，微粒浓度大小排序也随之变化，因此分析微粒浓度大小时必须说明溶液浓度。在中学化学教学时，常常分析溶液浓度不是很小时微粒浓度大小的排序，因此对溶液浓度大于第1临界点溶液浓度时作如下探讨。

1.4 水溶液呈酸性的二元弱酸酸式盐第1临界点溶液浓度和微粒浓度

25℃草酸Ka1=5.90×10-2、Ka2=6.40×10-5[5]，代入表1中第1临界点的微粒浓度计算式，求得NaHC2O4溶液中微粒浓度，再由物料关系求得第1临界点的溶液浓度，见表4。

结论：对水溶液呈酸性的常见二元弱酸酸式盐，当溶液浓度大于第1临界点时，溶液中微粒浓度大小顺序为c（Na+）>c（HA-）>c（A2-）>c（H2A）>c（H+）>c（OH-）。

2 水溶液呈碱性的二元弱酸酸式盐临界点微粒浓度及微粒浓度大小排序

NaHCO3、NaHS都是二元弱酸酸式盐且水溶液呈碱性，现以NaHCO3为例作如下探讨。

2.1 定性分析

参考文献：

[1]曾应超.对NaHA溶液中粒子浓度大小关系的探究[J]化学教学，2013，（11）：73～75.

[2]吴文中.二元弱酸强碱酸式盐在水中的离子行为[J]中学化学教学参考，2015，（7）：50～52.

[3]华中师范大学等.分析化学（上册）（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.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理（选修）（第4版）[M].南京：江苏教育出版社，2009：100.

[6]伍强.碳酸氢钠溶液中微粒浓度大小的研究[J].化学教育，2016，（9）：70.

[9][11]金建忠.弱酸酸式盐溶液中的若干问题[J].中学化学教学参考，2010，（1～2）：45.

[10]佘永.电解质溶液中微粒间浓度关系推导策略之阐释[J].化学教学，2014，（7）：83.

[12]刘树领.电解质溶液教学中常见疑难点的探究[J].化学教学，2013，（6）：74.

[13]许文.浅议溶液中微粒浓度大小的比较[J].化学教学，2013，（9）：72.

[14]王士军.离子浓度大小比较题型归类解析[J].中学化学教学参考，2016，（1）：50.