對NaHA溶液中粒子濃度大小關系的探究

摘要：結合具體實例，從理論上對不同濃度的NaHA溶液中粒子濃度進行計算分析，得出NaHA中c（Na+）一定最大。當溶液呈酸性時，一定存在c（A2-）>c（H2A），同時c（H+）>c（OH-）；當溶液呈堿性時，一定存在c（H2A）>c（A2-），同時c（OH-）>c（H+）。但c（OH-）、c（H+）以及c（HA-）與其他粒子濃度的大小關系，與溶液的濃度及H2A的一、二級電離常數有關。

關鍵詞：NaHA；粒子濃度；電離常數

文章編號：1005–6629（2013）11–0073–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B 2-）>c（HC2O4-）的情況。下面對NaHA溶液體系做一系統的分析，以供各位同仁參考。

1 NaHA溶液的酸堿性

設NaHA溶液的濃度為a，若HA-的水解程度和電離程度不大，則c（HA-）≈a，用⑥式即可求出c（H+），從而求出其余粒子的濃度。但當HA-的水解程度或電離程度較大時，誤差較大，如0.0001 mol/L的NaHC2O4溶液中，HC2O4-的電離程度達到54%，此時需要進行精確計算。

以NaHCO3溶液為例，如圖1所示，在單元格F2中輸入“=POWER（10，-G2）”，H2中輸入⑧式左邊的算式“=（POWER（F2，2）+C2*F2+C2*D2+B2*F2）*POWER（F2，2）”，I2中輸入⑧式右邊的算式“=E2*POWER（F2，2）+C2*E2*F2+C2*D2*E2+C2*D2*B2*F2”，此時在G2中調節pH的值，當H2和I2的值相等時，即得c（H+）。

利用上述方法，計算出不同濃度的NaHCO3溶液中c（H+）后，便可計算其他粒子的濃度。由于溶液濃度不大時，數據較小，取其對數值進行分析，具體情況如圖2所示。溶液中，溶液濃度較大時，均有c（HA-）>c（H2A）>c（A2-）>c（OH-）>c（H+），呈酸性的NaHA溶液中，均有c（HA-）>c（A2-）>c（H2A）>c（H+）>c（OH-）。隨著溶液濃度的減小，粒子濃度大小的排序將發生變化，其變化過程對不同的NaHA溶液而言差異較大。

（1）若Ka1>1.0×10-7，Ka2>1.0×10-7，則c（HA-）>c（H2A），c（A2-）>c（HA-），即c（A2-）>c（HA-）>c（H2A），根據溶液酸堿性判斷方法，一定存在Ka1·Ka2>Kw，溶液呈酸性，極端稀釋的溶液中粒子濃度大小關系為c（H+）>c（OH-）>c（A2-）>c（HA-）>c（H2A）。

（2）若Ka1>1.0×10-7，Ka2<1.0×10-7，則c（HA-）>c（H2A），c（HA-）>c（A2-），根據溶液酸堿性判斷方法，若Ka1·Ka2>Kw，溶液呈酸性，c（A2-）>c（H2A），此極端稀釋的溶液中粒子濃度大小關系為c（H+）>c（OH-）>c（HA-）>c（A2-）>c（H2A）。若Ka1·Ka2c（A2-），極端稀釋的溶液中粒子濃度大小關系為c（OH-）>c（H+）>c（HA-）>c（H2A）>c（A2-）。

（3）若Ka1<1.0×10-7，Ka2<1.0×10-7，則c（H2A）>c（HA-），c（HA-）>c（A2-），即c（H2A）>c（HA-）>c（A2-），根據溶液酸堿性判斷方法，一定存在Ka1·Ka2c（A2-），極端稀釋的溶液中粒子濃度大小關系為c（OH-）>c（H+）>c（H2A）>c（HA-）>c（A2-）。

3 結語

通過以上分析可知，在NaHA溶液中，當溶液呈酸性時，一定存在c（A2-）>c（H2A），同時c（H+）>c（OH-）；當NaHA溶液呈堿性時，一定存在c（H2A）>c（A2-），同時c（OH-）>c（H+）。一般地，當溶液濃度不小于0.1 mol/L時，在NaHA溶液中，若溶液呈酸性，粒子濃度大小關系為：c（HA-）>c（A2-）>c（H2A）>c（H+）>c（OH-），若溶液呈堿性，粒子濃度大小關系為：c（HA-）>c（H2A）>c（A2-）>c（OH-）>c（H+）。隨著溶液的不斷稀釋，酸性溶液中最終將變為c（H+）>c（OH-）>c（A2-）>c（HA-）>c（H2A）或c（H+ ）>c（OH-）>c（HA-）>c（A2-）>c（H2A），堿性溶液中最終將變為c（OH-）>c（H+）>c（H2A）>c（HA-）>c（A2-）或c（OH-）>c（H+）>c（HA-）>c（H2A）>c（A2-），粒子濃度大小順序變動時的溶液濃度與酸的電離常數（Ka1、Ka2）有關。筆者以為，涉及到具體的NaHA溶液中粒子濃度大小關系的比較時，必須注明相應的濃度值，考慮到NaHA溶液的特殊性，建議在中學階段，涉及NaHA溶液的粒子濃度大小比較時，溶液濃度應以不小于0.1 mol/L為宜，同時，應盡量避免c（OH-）和c（H+）的出現。

參考文獻：

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[2]楊立根，趙東旺. NaHCO3溶液中OH-濃度比CO32-濃度大嗎[J].化學教學，2003，（11）：44～45.