摘要:結(jié)合具體實(shí)例,從理論上對(duì)不同濃度的NaHA溶液中粒子濃度進(jìn)行計(jì)算分析,得出NaHA中c(Na+)一定最大。當(dāng)溶液呈酸性時(shí),一定存在c(A2-)>c(H2A),同時(shí)c(H+)>c(OH-);當(dāng)溶液呈堿性時(shí),一定存在c(H2A)>c(A2-),同時(shí)c(OH-)>c(H+)。但c(OH-)、c(H+)以及c(HA-)與其他粒子濃度的大小關(guān)系,與溶液的濃度及H2A的一、二級(jí)電離常數(shù)有關(guān)。
關(guān)鍵詞:NaHA;粒子濃度;電離常數(shù)
文章編號(hào):1005–6629(2013)11–0073–03 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 2-)>c(HC2O4-)的情況。下面對(duì)NaHA溶液體系做一系統(tǒng)的分析,以供各位同仁參考。
1 NaHA溶液的酸堿性
設(shè)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(dāng)HA-的水解程度或電離程度較大時(shí),誤差較大,如0.0001 mol/L的NaHC2O4溶液中,HC2O4-的電離程度達(dá)到54%,此時(shí)需要進(jìn)行精確計(jì)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(shí)在G2中調(diào)節(jié)pH的值,當(dāng)H2和I2的值相等時(shí),即得c(H+)。
利用上述方法,計(jì)算出不同濃度的NaHCO3溶液中c(H+)后,便可計(jì)算其他粒子的濃度。由于溶液濃度不大時(shí),數(shù)據(jù)較小,取其對(duì)數(shù)值進(jìn)行分析,具體情況如圖2所示。溶液中,溶液濃度較大時(shí),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?qū)l(fā)生變化,其變化過程對(duì)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(jù)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(guān)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(jù)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(guān)系為c(H+)>c(OH-)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A)。若Ka1·Ka2
(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(jù)溶液酸堿性判斷方法,一定存在Ka1·Ka2
3 結(jié)語
通過以上分析可知,在NaHA溶液中,當(dāng)溶液呈酸性時(shí),一定存在c(A2-)>c(H2A),同時(shí)c(H+)>c(OH-);當(dāng)NaHA溶液呈堿性時(shí),一定存在c(H2A)>c(A2-),同時(shí)c(OH-)>c(H+)。一般地,當(dāng)溶液濃度不小于0.1 mol/L時(shí),在NaHA溶液中,若溶液呈酸性,粒子濃度大小關(guān)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(guān)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?yōu)閏(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?yōu)閏(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(dòng)時(shí)的溶液濃度與酸的電離常數(shù)(Ka1、Ka2)有關(guān)。筆者以為,涉及到具體的NaHA溶液中粒子濃度大小關(guān)系的比較時(shí),必須注明相應(yīng)的濃度值,考慮到NaHA溶液的特殊性,建議在中學(xué)階段,涉及NaHA溶液的粒子濃度大小比較時(shí),溶液濃度應(yīng)以不小于0.1 mol/L為宜,同時(shí),應(yīng)盡量避免c(OH-)和c(H+)的出現(xiàn)。
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