NaHCO3溶液浓度改变引起的支配质子转移反应变化：从HCO3-质子自递反应到HCO3-水解反应

引用本文: 柳青, 刘建宇, 王海水. NaHCO₃溶液浓度改变引起的支配质子转移反应变化：从HCO₃^-质子自递反应到HCO₃^-水解反应[J]. 大学化学, 2024, 39(1): 305-308. doi: 10.3866/PKU.DXHX202305080 shu

Citation: Qing Liu, Jianyu Liu, Haishui Wang. Shift of the Dominant Proton Transfer Reaction from Autoprotolysis of HCO₃^- to Hydrolysis of HCO₃^- Caused by Concentration Change of the NaHCO₃ Solution[J]. University Chemistry, 2024, 39(1): 305-308. doi: 10.3866/PKU.DXHX202305080 shu

NaHCO₃溶液浓度改变引起的支配质子转移反应变化：从HCO₃^-质子自递反应到HCO₃^-水解反应

柳青 ^1, ,
刘建宇 ^{2,
,} ,
王海水 ^{2,
,}

1.
华南理工大学分析测试中心, 广州 510640;
2.
华南理工大学化学与化工学院, 广州 510640

通讯作者: 刘建宇,Email:jyliu@scut.edu.cn; 王海水,Email:wanghsh@scut.edu.cn

基金项目:
国家自然科学基金（21773072）；华南理工大学教研教改项目（C9233073）

摘要: NaHCO₃水溶液中存在多个质子转移反应和多重化学平衡。随溶液浓度改变，各质子反应所占的相对比重将发生变化，与质子转移相关的产物H₂CO₃、H⁺、OH^-和CO₃^2-的相对含量也会发生变化。绘制了[H₂CO₃]、[H⁺]、[OH^-]和[CO₃^2-]随溶液浓度c变化的动态图。从动态图上，可以直观地观察到哪些酸碱组分是主要组分，哪些组分是次要组分。较浓溶液中，[H₂CO₃] ≈ [CO₃^2-]>> [OH^-] >> [H⁺]，表明能够产生H⁺或OH^-的质子反应占据次要地位，质子反应HCO₃^- + HCO₃^- ⇌ H₂CO₃+ CO₃^2-占据支配地位。9.1×10^-6 mol·L^-1溶液中，[OH^-] ≈ [H₂CO₃] >> [H⁺] ≈ [CO₃^2-]，表明质子反应H₂O+ HCO₃^- ⇌ H₂CO₃+ OH^-占据支配地位。极稀溶液中，[OH^-] ≈ [H⁺] >> [H₂CO₃] > [CO₃^2-]，表明H₂O ⇌ H⁺+ OH^-占据支配地位。溶液的酸碱性质主要由起支配作用的质子转移反应控制。

关键词:

English

Shift of the Dominant Proton Transfer Reaction from Autoprotolysis of HCO₃^- to Hydrolysis of HCO₃^- Caused by Concentration Change of the NaHCO₃ Solution

Qing Liu ^1, ,
Jianyu Liu ^{2,
,} ,
Haishui Wang ^{2,
,}

1.
Analytical and Testing Center, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China;
2.
School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Corresponding author: Jianyu Liu, ; Haishui Wang,

Received Date: 29 May 2023

Abstract: There are several proton transfer reactions and multiple chemical equilibria in NaHCO₃ aqueous solution. As the concentration of the solution changes, the contents of H₂CO₃, H⁺, OH^- and CO₃^2-, which are related to proton transfer reactions, also change. The diagram of [H₂CO₃], [H⁺], [OH^-] and [CO₃^2-] with solution concentration c is plotted. From the diagram, we can directly observe which species are the major and which are the minor. In a high concentration, [H₂CO₃] ≈ [CO₃^2-] >> [OH^-] >> [H⁺], indicating that the proton reactions which can produce H⁺ or OH^- are negligible, and HCO₃^- + HCO₃^- ⇌ H₂CO₃ + CO₃^2- is the dominant. In 9.1×10^-6 mol·L^-1 solution, [OH^-] ≈ [H₂CO₃] >> [H⁺] ≈ [CO₃^2-], indicating that H₂O + HCO₃^- ⇌ H₂CO₃ + OH^- is the dominant. In an extremely dilute solution, [OH^-] ≈ [H⁺] >> [H₂CO₃] > [CO₃^2-], indicating that H₂O ⇌ H⁺ + OH^- dominates.

Key words:

NaHCO₃ solution
/ Multiple chemical equilibria
/ Dominant reaction
/ Diagram for the contents of the reaction products

1. [1]
  华彤文, 王颖霞, 卞江, 陈景祖. 普通化学原理. 第4版. 北京: 北京大学出版社, 2008: 166–167.
2. [2]
  张庆. 西藏教育, 2018, No. 8, 35.
3. [3]
  彭崇慧, 冯建章, 张锡瑜, 李娜, 张新祥. 定量化学分析简明教程. 第4版. 北京: 北京大学出版社, 2020: 292.
4. [4]
  费德军. 化学教与学, 2022, No. 7, 17.
5. [5]
  华东理工大学, 四川大学. 分析化学. 第7版. 北京: 高等教育出版社, 2018: 54–57.

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

NaHCO₃溶液浓度改变引起的支配质子转移反应变化：从HCO₃^-质子自递反应到HCO₃^-水解反应

通讯作者: 刘建宇,Email:jyliu@scut.edu.cn; 王海水,Email:wanghsh@scut.edu.cn

English

Shift of the Dominant Proton Transfer Reaction from Autoprotolysis of HCO₃^- to Hydrolysis of HCO₃^- Caused by Concentration Change of the NaHCO₃ Solution

Corresponding author: Jianyu Liu, ; Haishui Wang,

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