课

|

程

|

教

|

学

碳酸氢钠溶液的

pH

与其浓度关系探讨

朱建民

（浙江省金华市汤溪高级中学浙江·金华

321075

）

摘要

NaHCO

3水溶液中存在多个平衡，且每个平衡之间既相互联系、又相互制约。本文就水溶液

pH

与溶液浓度

的关系：随浓度增大

pH

升高，基本保持不变，又降低；及溶液受热

pH

增大的原因是水解增强，还是分解成

Na

2CO3水

解进行了相关探讨。

关键词平衡缔合作用

G633.8

中图分类号：

分解

A

文献标识码：

2

常温下较浓溶液时，随浓度增大

pH

降低

0.050

、

0.10

、

0.50

、

1.0mol

实验探究：（

1

）配制了

0.010

、

-1·

L

等

5

种标准溶液。

（

2

）在

20

℃时，用笔式

pH

计分别测得其

pH

值，如表

1

中

数据。

20

℃时不同浓度

NaHCO

3溶液的

pH表

1

：

溶液浓度

mol·L-1

溶液pH

0.010

8.4

0.050

8.4

0.10

8.3

0.50

8.2

1.0

8.1

NaHCO3是二元弱酸（

H2CO3）与强碱（

NaOH

）形成的酸式

—盐，其水溶液中存在多个平衡，不仅有

HCO

3

的水解、电离两

个平衡，还存在着水的电离平衡，且每个平衡之间既相互联系、

又相互制约。其水溶液的

pH

与浓度关系如何？若是片面（只

研究某一个或某几个平衡）、孤立（把其中平衡看成是独立体

系）地分析易出现错误。

1

常温下稀溶液时，随浓度增大

pH

升高

设

NaHCO

3溶液的浓度为

xmol

·

L-1，其

pH=y

，同时设

b

、

c

……。溶液中除水分子外的其他粒子的浓度分别为

a

、

利用溶液中存在的水的电离平衡，弱电解质的电离平衡以及

y

的函数关系式。电荷守恒，得出以下关于

x

、

-1xmol

·

LNaHCO3溶液中存在如下关系：在常温下，

2c

(

CO

3

2—)

+c

(

OH—)

+c

(

HCO3

—)

=c

(

H+)

+x电荷守恒：

H2CO3一级电离平衡：

H2CO3二级电离平衡：

c

(

OH—)

×c

(

H+)

=K

（其中

Kw=1.0×10-14）水的电离平衡：

w

c

(

CO

3

2—)

+c

(

HCO3

—)

+c

(

H2CO3

)

=x物料守恒

(

碳元素守恒

)

：

基于

WolframMathematica8

计算机软件平台作图，可得

到有关

pH

与

NaHCO

3溶液浓度的关系（图

1

）。

NaHCO

3溶液的

pH

，结论：从上图中可以看出，在较稀时，

随浓度增大而升高。当其浓度大于

0.0025mol

·

L-1时，溶液

pH

基本不变，约为

8.31

。这时

NaHCO3溶液的碱性不是随浓

8.31

。即稀溶液的

pH

度的增大而增大了。基本保持一定值：

7.0

≤

8.31

。区间为：

解析：在

NaHCO

3固体中具有不对称氢键（

O

—

H

…

O

，

261pm

）形成的、无限的一维

HCO3

—链状结构，这些链再被

Na＋

HCO3

—间氢键横向连接在一起。随

NaHCO

3溶液浓度的增加，

的缔合作用程度逐渐增大，导致发生电离与水解的

HCO

3

—量反

而减少，碱性逐渐减弱。即其溶液的碱性强弱受氢键、分子结构

KH

2PO4等，等作用的影响。在中学阶段，其他常见的物质如

HF

、

溶液在特定浓度范围内酸碱性的递变也会出现反常。

NaHCO

3较浓时，结论：随浓度的增大，溶液的

pH

值减小。

3

受热时溶液

pH

升高

实验

1

：在盛有

1.0mol

·

L-1NaHCO3溶液的试管里滴入

1

～

2

滴酚酞试液，溶液显浅红，说明

NaHCO3水解，溶液显

碱性，但碱性较弱。

实验

2

：当加热盛有

NaHCO

3饱和溶液的试管时，溶液红

加深。实验测得该溶液的

pH

随温度升高而升高。关于这

一现象有二种解释，其一是加热促进

HCO

3

—的水解；其二是由

Na2CO3水解程于

NaHCO

3热稳定性差，受热分解成

Na2CO3，

度大，碱性增强，红变深；哪种解释更合理？

实验

3

：用

NaHCO（分别配制

1.0mol

·

L-1和

0.1mol

3AR

）

·

L-1溶液。每种溶液分别用三支试管各取

5mL

，滴加

1

～

2

滴酚酞。其中一支试管用作对照，另外两支试管分别用酒精

灯和

80

℃水浴加热，并塞上带导气管的单孔橡皮塞，将导气管

插入盛澄清石灰水的小试管中。

综上实验，加热饱和

NaHCO

3溶液时，碱性增强；加热

Na-

-1HCO3溶液浓度为

0.1mol

·

L时在

80

℃时，分解不明显，溶

液的

pH

值基本不变。

结论：只有

NaHCO

3溶液较浓时，加热碱性才会增强。原

Na2CO3水解因是

NaHCO

3热稳定性差，受热分解成

Na2CO3，

程度比

NaHCO

3大，碱性增强。浓度稀时，则分解不明显，溶

液的

pH

值基本不变。据上述实验，溶液中

NaHCO

3分解的程

度与温度和浓度有关。

参考文献

[

1

]

武汉大学.分析化学

(

2版

)[

M

]

.北京:高等教育出版社,1987.

[

2

]

武汉大学等.无机化学

(

3版

)(

上册

)[

M

]

.北京:高等教育出版社,1994.

[

3

]

上海师范大学等.物理化学

(

三版

)(

上下册

)[

M

]

.北京:高等教育出版社,1994.

pH

与

NaHCO

3溶液浓度的关系图

1

：

82—科教导刊（电子版）·

2018

年第

22

期

/8

月（上）—