强碱弱酸正盐溶液pH与温度变化关系的再探究.

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1、强碱弱酸正盐溶液pH与温度变化关系的再探究摘要：通过数字化传感器测定，发现硫代硫酸钠和硫酸钠这样水解常数很小的盐溶液，它们的pH随温度的升高都是先降低的。结合考虑温度对水电离平衡的影响，经过理论分析和计算，总结得岀一般弱酸强碱正盐溶液pH都是随温度升高而降低的，因此，在教学中用pH的变化来说明弱酸强碱盐溶液的水解程度是不科学的。实验还发现蒸憎水中溶解的气体会影响硫代硫酸钠或硫酸钠溶液pH-T图相对高温部分的变化。关键词：强酸弱碱正盐；溶液pH与温度关系；实验探究文章编号:1008-0546(2017)02-0076-03中图分类号:G633.8文献标识码

2、：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.025一、问题提出强碱弱酸盐在溶液中会发生水解，水解的规律之一：越热越水解。也就是说温度升高，水解程度增大，对于强碱弱酸盐，水解产牛的0H-将变大，那么溶液的pH是否也变大了呢？对此，高建伟等［1］用数字化实验测得Na2C03溶液pH是随温度升高先增大后减小的，并用理论推导证实了下降的合理性。李友银等［2］又用传统实验方法探究了一元强碱弱酸盐、二元强碱弱酸盐、三元强碱弱酸盐溶液，得出结论：温度升高，溶液pH减小。那么，是否所有的强碱弱酸正盐都是这样的呢？对于碳酸钠溶液，它的水解

3、常数比较大(25°C时［3］Kb二Kw/Ka2二2.13X10-4）,所以在计算pll时水电离的（）11-可以忽略，如果水电离的（）11-与弱酸根离子水解产生的0H-数量级接近，此时水电离的0H-将不能忽略，在这种情况下升高温度H+浓度会变小吗？对此，我们根据弱酸的电离常数去寻找水解常数非常小的强碱弱酸止盐，对找到的两种物质（25°C时[4]Kb（Na2S203）=Kw/Ka2=5.26X10-13,Kb（Na2S04）=Kw/Ka=9.80X10-13）进行了实验探究。二、实验与分析1.实验仪器和药品实验仪器：计算机、威尼尔数据采集器、威尼尔pll传感

4、器、威尼尔pH传感器、磁力加热搅拌器。实验试剂:1.0mol/L和0.1mol/L的硫代硫酸钠溶液、0.1mol/L硫酸钠溶液。2.实验装置3.实验过程（1）配置0.lmol/L硫代硫酸钠溶液，取50mL于200mL烧杯中，放入小磁了，将烧杯至于磁力搅拌器上。（2）打开Loggerpro软件，将温度传感器、pH传感器（蒸馆水冲洗后用纸擦干）放入溶液中并用夹子夹好，打开磁力搅拌器，调节加热功率,数据稳定后点采集按钮釆集数据。（3）结束时停止数据采集，卸下传感器稍等后清洗，保存数据，等仪器恢复初始状态后按上述操作，分别测量lmol/L硫代硫酸钠、0.lmol

5、/L硫酸钠以及蒸馅水的变化曲线。(4)空白实验。先煮沸蒸馄水，然后插入温度传感器和pll传感器，立即用植物油液封，等恢复室温后打开磁力搅拌器，调节加热功率，数据稳定后点采集按钮采集数据。1.实验结果以下是用威尼尔温度传感器和pH传感器测得的从图2和图3屮我们可以看到无论是0.lmol/LUmol/L的Na2S203溶液，还是0.lmol/LNa2S04溶液(Na2S04在低温下溶解度较小，10°C的溶解度是9.lg[5],实验室温12°C,因此缺少lmol/LNa2S04溶液)，它们的pH都存在随温度升高而变大的部分，这是与Na2C03溶液(0.lmol

6、/L和lmol/L)所不同的，但问题是蒸馆水测得的后半部分也是上升趋势，在40°C左右时就开始发生转折，而0.lmol/L的Na2S203和Na2S04溶液则在50°C左右会有一个平缓区，之后才进入上升趋势。我们说蒸饴水的上升趋势来的更早一些，那么是蒸憎水的pH-T变化曲线影响了N&2S203溶液pH吗？因此，蒸憾水pH的影响因素冇待解决。对于蒸憾水后半部分的变化趋势，我们推测是蒸憾水中溶解的二氧化碳造成的。温度升高，碳酸分解、溶解的二氧化碳逸出体系，使得溶液中氢离了浓度降低，事实是这样的吗？对此，我们将蒸憾水煮沸,并用植物油进行液封来排除二氧化碳的影响

7、，得到图4O从图4中可以看到，当除去二氧化碳的影响后，蒸馆水的pH-T图趋势符合理论趋势，那么我们有理由说Na2S2()3和Na2S()4溶液后半部分的上升趋势是溶液屮C02造成的。2.实验分析没有用植物油液封的蒸馆水pH-T图后半部分曲线走向与理论趋势相反，那么是不是这个原因使得Na2S203溶液、Na2S04溶液后半部分也呈上升趋势的？对此，我们进行了计算分析。由于Na2S203缺少部分热力学数据，所以计算以Na2S04为例。溶液的pH体现的是溶液中氢离子浓度的大小，计算氢离子浓度就可以得知pH大小变化。在Na2S04溶液中存在水解：S042-+H2

8、0HS04-+0H-,由于水解常数很小,Kb(Na2S04)=Kw/Ka=9.8