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对碳酸氢钠溶液中离子浓度排序问题的分析

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对碳酸氢钠溶液中离子浓度排序问题的分析（发表在中学化学上的）Post By：2009-9-14 23:44:00
对碳酸氢钠溶液中离子浓度排序问题的分析河北省秦皇岛市第一中学李俊生（066000）关于NaHCO3溶液中离子浓度的排序问题一直是电解质溶液教学中不可回避的常见问题之一，经常出现在一些试题或试卷中，同时对这一问题的认识在老师之间也存在着较大的差异，通常最常见的观点有两种：1．[Na+]>[H CO3-]>[OH-]>[H+]>[CO32-] 2．[Na+]>[HCO3-]>[OH-]>[CO32-]>[H+] 持观点为1的老师认为：在碳酸氢钠溶液中每电离1mol HCO3-,便产生1mol CO32-和1mol H+，在这个基础上在考虑水的电离，而每1mol水的电离便产生1mol H+和1mol OH-因此必有[H+]>[CO32-]；持观点2的老师认为：由于NaHCO3的水解而使溶液呈碱性，而碱性越强则[H+]的值越小，而[CO32-]的值则会越大，因此必有[CO 32-]>[H+]；仔细分析这两种观点可以看出问题的核心是[H+]和[CO32-]的排序问题，对此我们认为两种观点的分析都有一定的道理，那么那种观点更符合实际情况呢？带着这个问题我们进行了如下分析：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[H2CO3]/[CO2(aq)]=10-3,且CO2(aq)+H2O=H2CO3的速率很小，所以我们把CO2(aq)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18-25℃时有：
①Ka1={[H+][HCO3-]/[ H2CO3*]}=10-6.3 ②Ka2={[H+][CO32-]/[HCO3-]}=10-1
0.3 ③[H+]={ Ka1(Ka2([HCO3-]+Kw))/(Ka1+[HCO3-])}1/2 ④并测得在18℃时,质量分数为8%饱和NaHCO3溶液的密度为1.0581g/ml 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CNaHCO3的浓度很小很小时,水的电离是主要的,此时应有[H+]>[CO32-];但如果是CNaHCO3的浓度很大,此时溶液碱性较强,此时应有[CO32-]>[H+],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[H+]=[CO32-],则由②③可得PH=7.65,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: CNaHCO3=10-5mol/l (2)设[H+]<[C O32-],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: 1.01 mol/l>CNaHCO3>10-5mol/l (3)设[H+]>[CO32-],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: 0 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CNaHCO3的大小有关,考虑到一般情况下,我们所接触到的题或试卷中NaHCO3的浓度多为: CNaHCO3>10-5mo l/l 因此我们认为在一般情况下NaHCO3溶液中离子浓度的大小排为: [Na+]>[HC O3-]>[OH-]>[CO32-]>[H+],更符合实际情况。

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碳酸氢钠溶液中离子浓度由大到小的顺序

碳酸氢钠溶液中离子浓度由大到小的顺序

碳酸氢钠溶液中离子浓度由大到小的顺序1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个看似简单，但其实很有趣的话题——碳酸氢钠溶液里的离子浓度。

碳酸氢钠，别名小苏打，大家是不是都用过？不管是厨房里做蛋糕，还是处理小病小痛，真的是个好帮手。

但你有没有想过，它溶解在水里之后，究竟会变成什么样的离子呢？而且，咱们还要搞清楚，它们的浓度是啥样的顺序。

听起来是不是有点复杂？别急，跟我一起揭开这个小小的化学迷雾吧！2. 碳酸氢钠的化学组成2.1. 碳酸氢钠的基本知识首先，碳酸氢钠的化学式是 NaHCO₃。

你看，这个名字一听就很专业，但其实它是由三种主要的元素组成的：钠（Na）、氢（H）和碳酸根离子（HCO₃⁻）。

当我们把小苏打放到水里，它就像一位老爷爷，慢慢地卸下自己的行李，释放出这些离子。

就这样，钠离子、氢离子和碳酸根离子齐齐出场了。

2.2. 离子的角色说到这里，你可能会问，为什么这些离子这么重要呢？其实，它们就像是派对上的嘉宾，各自都有自己的角色。

钠离子，咱们可以把它想象成那种开朗的朋友，随时都准备和其他离子互动。

而碳酸根离子则像是个温文尔雅的绅士，总是带着一丝优雅。

而氢离子嘛，嘿，它可是个活泼的小家伙，能让许多反应发生。

3. 离子浓度的排序3.1. 大到小的离子浓度接下来，咱们得聊聊这些离子的浓度问题了。

在水中溶解后，碳酸氢钠的离子浓度顺序是怎样的呢？首先，浓度最大的肯定是钠离子（Na⁺）。

想想看，钠离子在溶液中负责保持电中性，帮助调节水的性质，简直是不可或缺的角色。

然后，紧随其后的是碳酸根离子（HCO₃⁻）。

它可是带着一丝酸碱平衡的使命而来，帮助维持身体的pH值。

最后，浓度最小的就是氢离子（H⁺）。

虽然它在化学反应中很活跃，但在这个特定的情况下，它的数量相对较少。

3.2. 离子的“战斗力”要知道，这些离子在溶液中的“战斗力”可不是一成不变的。

根据溶液的浓度和温度，离子的行为会有所不同。

比如，如果你往溶液里加点酸，它们的平衡可能就会被打破，导致浓度发生变化。

由碳酸氢钠溶液中离子浓度的大小排序引起的思考

由碳酸氢钠溶液中离子浓度的大小排序引起的思考

由碳酸氢钠溶液中离子浓度的大小排序引起的思考作者：明正球来源：《化学教与学》2017年第03期摘要：利用平衡常数详细计算了一定浓度的碳酸氢钠溶液中，各离子的浓度大小，并对离子的浓度进行了大小排序，得到了出乎意料的答案，并将推导方法应用到解决其它弱酸酸式盐溶液中离子浓度大小的排序问题，得到了一般化的结论。

关键词：酸式盐溶液；离子浓度；电离常数；高中化学文章编号：1008-0546（2017）03-0075-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.03.026有关碳酸氢钠溶液中离子浓度的大小排序，给出的答案通常是：c（Na+）>c（HCO3-）>c （OH-）>c（H+）>c（CO32-）或者c（Na+）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（CO32-）>c（H+），也即，c（CO32-）、c（H+）的相对大小争议较大，由于“HCO3-H++CO32-，加上水也会电离出少量氢离子，所以认为c（H+）>c（CO32-）的情况较多，笔者也见到了在大部分参考书中，给出的答案都是c（Na+）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）>c（CO32-），事实果真如此吗？笔者是一名中学化学教师，在中学有限的条件下，无法利用高端仪器直接检测离子的浓度大小，所以，本文想利用平衡常数，通过计算获得碳酸氢钠溶液中的离子浓度大小的排序，并得到有关酸式盐溶液中离子浓度大小的一般规律。

一、计算推导我们取常温下0.1mol/L的碳酸氢钠溶液作为研究对象，设各离子浓度分别如下：c（H+） = x mol/Lc（OH-） = y mol/Lc（H2CO3）= w mol/Lc（CO32-）= z mol/L根据常温下水的离子积常数KW= c（H+）× c（OH-）= 10-14，也即：xy=10-14 （1）通过查表获得常温下碳酸的电离常数，Ka1=4.45×10-7，Ka2=4.7×10-11，代入数据，即：=4.45×10-7（2）=4.7×10-11（3）依据溶液中的电荷守恒，可知：c （Na+）+x=2z+y+（0.1-z-w），0.1mol/L的碳酸氢钠溶液中c（Na+）=0.1mol/L，代入整理，即：x = z+y-w（4）联立上述的（1）（2）（3）（4），可解得：x = c（H+）= 4.58×10-9 mol/Ly = c（OH-）= 2.18×10-6mol/Lw= c（H2CO3）= 0.0010081 mol/Lz = c（CO32-）= 0.0010059 mol/L即：c（H2CO3）> c（CO32-） > c（OH-）>c（H+），在不作任何近似处理的情况下，仅仅是利用平衡常数进行计算，获得了与之前完全不一样的结果，在碳酸氢钠溶液中，CO32-的浓度居然如此之大，是OH-浓度的几百倍，是H+浓度的几万倍！结论几乎难以置信，我又采用类似的计算方法，推导了常温下1mol/L的碳酸氫钠溶液中，离子浓度的相对大小：由于HCO3-的电离和水解都很微弱，溶液中HCO3- 的浓度近似可看成原碳酸氢钠溶液的浓度，只要所取的溶液不是极稀，HCO3-的浓度不是极小，都能满足4700×c（HCO3-）>1，也即CO32-的浓度大于OH-的浓度。

碳酸氢钠溶液中有关离子浓度排序问题

碳酸氢钠溶液中有关离子浓度排序问题

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碳酸氢钠溶液中有关离子浓度排序问题
作者：张盛
来源：《中学化学》2015年第02期
学生在“水溶液中的离子平衡”中关于离子浓度排序问题讨论中，碳酸氢钠溶液中离子浓度大小的排序是经常遇到的问题，学生普遍认为：“一般情况下NaHCO3溶液中离子浓度的大小顺序为：c（Na+）>c（HCO-3）>c（OH-）>c（CO2-3）>c（H+）”。

事实是否如此呢？下面作一简要分析。

2.建议
中学化学学习中，为不违背科学性原则，应该回避讨论NaHCO3溶液中离子浓度大小比较，只需讨论NaHCO3溶液的酸碱性及三个守恒（电荷守恒、物料守恒、质子守恒）即可。

其中，质子守恒可由电荷守恒、物料守恒相加或相减约去不水解的离子得到。

例如：
25℃时，0.1 mol Na2CO3与盐酸混合所得的一组体积为1 L的溶液，溶液中部分微粒与pH的关系如图1所示。

下列有关溶液中离子浓度关系叙述正确的是（）。

（收稿日期：2014-11-15）。

碳酸氢钠溶液中离子浓度由大到小的顺序

碳酸氢钠溶液中离子浓度由大到小的顺序

碳酸氢钠溶液中离子浓度由大到小的顺序嗨，伙计们！今天我们要聊聊碳酸氢钠溶液中离子浓度的大小问题。

这个问题可不简单，因为它关系到我们生活中的很多方面。

比如说，你有没有想过为什么我们在做菜的时候要用小苏打呢？就是因为小苏打在水中会分解成二氧化碳气体，从而使食物变得松软可口。

那么，这个过程中离子浓度的变化又是怎样的呢？别着急，我们一步一步来分析。

我们得了解什么是碳酸氢钠。

碳酸氢钠是一种化学物质，它的分子式是NaHCO3。

在常温下，碳酸氢钠是白色粉末状的固体。

当我们把它放到水里的时候，它会发生什么呢？其实，碳酸氢钠和水反应的过程很简单。

碳酸氢钠会迅速溶解在水中，形成一个叫做碳酸氢钠溶液的液体。

然后，在这个溶液里，碳酸氢钠会分解成两个部分：一部分是二氧化碳气体(CO2),另一部分是水合离子(HCO3-)。

这些水合离子就是我们要讨论的重点了。

那么，水合离子的大小顺序是怎样的呢？根据化学知识，我们知道原子序数越大的元素，其离子半径越小。

而原子序数相同的元素，其离子半径随着核电荷数的增加而减小。

所以，我们可以按照这个规律来判断水合离子的大小顺序。

我们来看一下二氧化碳气体(CO2)。

二氧化碳的原子序数是6,所以它的离子半径应该比其他水合离子要大一些。

但是，由于二氧化碳是一种无色无味的气体，它在溶液里几乎不会对离子浓度产生影响。

所以，我们可以先把二氧化碳放在一边。

接下来，我们来看一下水合离子(HCO3-)。

水合离子的原子序数是10,所以它的离子半径应该比氧原子(原子序数为8)还要大一些。

而且，水合离子中的氢原子和氧原子之间的键比较强，所以它的电荷比较集中。

这就意味着，水合离子在溶液里会吸引周围的正离子(如钠离子Na+、钾离子K+等),从而使它们的浓度降低。

那么，剩下的就是氧原子(O2-)了。

氧原子的原子序数是8,所以它的离子半径应该比水合离子要小一些。

而且，氧原子和氢原子之间的键比较弱，所以它的电荷比较分散。

这就意味着，氧原子在溶液里不会吸引周围的正离子，因此它的浓度相对较高。