同浓度NaHCO3溶液和CH3COONa溶液pH的比较研究

谢　雕唐　娅

（1重庆第三十七中学　重庆　400084；2重庆育才中学　重庆　400050）



同浓度NaHCO3溶液和CH3COONa溶液pH的比较研究

谢雕1唐娅2

（1重庆第三十七中学重庆400084；2重庆育才中学重庆400050）

摘要：在高中阶段，同浓度的NaHCO3溶液和CH3COONa溶液的pH比较在高中习题和各地高考题中都多次涉及，但笔者经过多方面实验和计算，发现两者比较存在很多问题，教师编制练习题时应审慎处理。

关键词：NaHCO3溶液；CH3COONa溶液；pH值；比较

“电离平衡”相关知识作为选修四《化学反应原理》中的重要章节，对学生的思维和理解能力要求较高，是学生学习时的难点内容。在笔者多年的高中教学中，时常遇到同浓度的NaHCO3和CH3COONa溶液pH大小的比较问题，各地模拟及高考试题中均有涉及。例如：

【2014全国新课标卷II第11题】在一定温度下，下列溶液的离子浓度关系正确的是（ ）

B.pH=a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH=b，则a=b+1

C.pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液任意比例混合：c（Na+）+ c（H+）=c（OH-）+ c（HC2O4-）

D.pH相同的①CH3COONa②NaHCO3③NaC1O三种溶液的c（Na+）：①＞②＞③

正确答案：D

对于D选项在高中教学中我们很多教师通常会这样处理：常见酸的酸性强弱关系为CH3COOH＞H2CO3＞HC1O相同浓度盐的水解程度为CH3COO-＜HCO3-＜C1O-，因此，同浓度时pH大小关系为CH3COONa＜NaHCO3＜NaC1O。现三种盐的pH相同，故浓度关系为CH3COONa＞NaHCO3＞NaC1O。

但整个分析过程中，我们似乎忽略了碳酸氢钠溶液中HCO3-电离的影响，那么HCO3-的电离能否忽略呢，这是一个值得探究的问题。

首先，如果仅从水解知识分析，因为酸性强弱：CH3COOH＞HCO3-，则水解程度：HCO3-＞CH3COO-，NaHCO3的碱性强于CH3COONa。但实际上NaHCO3较为复杂，因为HCO3-既能水解又能电离，电离和水解过程相互抑制，相互影响，也就是说由于HCO3-的电离会减弱HCO3-水解的碱性。综合考虑，二者的碱性不能简单的比较，忽略HCO3-电离的思考是不严谨的。因此，笔者从实验及理论分析等多个方面进行了研究。

一、初步实验

实验方案：分别配制1.00mo1·L-1、0.10 mo1·L-1、0.010 mo1·L-1、0.0010 mo1·L-1的NaHCO3溶液和1.00mo1·L-1、0.10 mo1·L-1、0.010 mo1·L-1、0.0010 mo1·L-1的CH3COONa溶液，用广泛pH试纸测试。

实验结果见图（1）：

图1 NaHCO3溶液和CH3COONa溶液pH的测定

从测试结果可以看出：相同浓度的NaHCO3溶液的pH明显大于CH3COONa溶液。但是pH试纸的测试结果毕竟是不够精确的。因此，笔者又查阅大学教材从理论计算角度分析。

二、理论计算

1.不同浓度NaHCO3溶液的pH计算过程：

碳酸的电离常数：Ka1=4.2×10-7Ka2=5.6×10-11，当c（HCO3-）≥0.010 mo1·L-1时，cKa2＞25Kw c＞25Ka1

当c（HCO3-）=0.0010 mo1·L-1时，c Ka2＜25Kwc＞25Ka1

2.不同浓度NaHCO3溶液的pH计算过程：

当c（CH3COO—）=1.00mo1·L-1pH=9.37

当c（CH3COO—）=0.10mo1·L-1pH=8.88

当c（CH3COO—）=0.010mo1·L-1pH=8.37

当c（CH3COO—）=0.0010mo1·L-1pH=7.87

结论：（1）NaHCO3溶液的pH随溶液浓度减小基本不变，只要其浓度大于0.010 mo1·L-1时，其pH都为8.31，因此NaHCO3溶液有抗稀释的能力，可形成缓冲体系。

（2）CH3COONa溶液的pH随溶液浓度减小而减小。

（3）在溶液的浓度都不小于0.01 mo1·L-1时，CH3COONa溶液的pH大于NaHCO3溶液；而在同浓度的极稀溶液中CH3COONa溶液的pH小于NaHCO3溶液。

由此可见，理论计算和pH试纸测试结果有较大出入。从pH试纸测试结果来看：相同浓度的NaHCO3溶液的pH明显大于CH3COONa溶液。而根据计算结果来看：在溶液的浓度都不小于0.010 mo1·L-1时，相同浓度的CH3COONa溶液的pH大于NaHCO3溶液。

由于理论计算与实验结果出现了较大的差异，所以笔者进行了更精确的实验研究。

三、精确实验

笔者先后两次找到了当地环保局，在监测站老师的帮助下，用新校正好的pH计测试，平行做了三次实验，其结果见表1：室温：20℃。

四、结果分析

1. pH计测试结果与理论计算值基本符合而与pH试纸测试结果不相符合。当然用pH计测试结果比pH试纸测试结果应更具有说服力。

2.同浓度的NaHCO3溶液和CH3COONa溶液的pH比较是较为复杂的，不能一概而论，如果两者浓度比较大时（大于0.010 mo1·L-1）CH3COONa溶液的pH应比NaHCO3溶液大；如果两者浓度比较小时（小于0.010 mo1·L-1）CH3COONa溶液的pH应比NaHCO3溶液小。因此，高中阶段应该避开两者的比较。

表1 NaHCO3溶液和CH3COONa溶液pH的测定

五、问题探讨

笔者在实验过程中发现了一些新的问题提出来与各位读者共同探讨：一是用pH计测出NaHCO3溶液的pH值与浓度的关系不合常理，从上面表格可以看出用pH计测得NaHCO3溶液的pH随浓度的减小呈先增大后减小的趋势，这与理论计算结果是不符合的，笔者检查了各个实验环节，结果和上表还是一样，笔者也没有查到相关文献的解释。二是从pH试纸测试结果看，相同浓度的NaHCO3溶液的pH明显大于CH3COONa溶液，这其中的原因又该如何解释。

通过本次研究，我深深地感受到了科研中的乐趣和挑战的激情。我们在教学中去发现，去质疑，去研究。在研究中，也许我们又会发现新的问题，产生新的疑问，但这就是教学研究的魅力，充满惊喜和神秘，让我们一起享受教科研，享受教学带给我们的惊喜！

参考文献

［1］华中师范大学等编.分析化学（第2版）［M］.北京：高等教育出版社，1986，10

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.027

文章编号：1008-0546（2016）02-0084-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B