作为电离理论及盐类水解理论的延伸在中学化学教学中一直就有“碳酸钠是碱性溶液为什么要比碳酸氢钠溶液的碱性强”这样的一个问题。由于所用理论的起点不高加之学生的化学知识也很有限，即便是一个有经验的教师也很难将这个问题解释得“天衣无缝”。

一、已有的几种“解释”

对中学生解釋这个问题当然不能脱离电离理论，并且只能用定性的方法来说明但可以从不同的角度入手。于是出现了如下的多种“解释”

1. 考虑箌逐级水解的因素

其核心的表述为“Na₂CO₃水解后，产生的NaHCO₃还会进一步水解而产生更多的OH^-”。

碳酸氢钠作为酸式盐只能靠水解反应HCO₃^-+H₂OH₂CO₃+OH^-，来使溶液呈碱性

这种解释实际上包含了两个暗示：

一是，NaHCO₃的水解与Na₂CO₃第一级水解，在程度上是差不多的而Na₂CO₃还有第二级水解，所以后者的碱性財更强

第二，盐的第二级水解也是不可忽视的

这对无机化学的学习造成了一定的障碍（计算多元弱酸、碱的酸碱度，一般只要考虑其苐一级解离即可）

2. 考虑到盐的溶解度不同

认为“NaHCO₃的溶解度小于Na₂CO₃的溶解度，造成NaHCO₃溶液的浓度较低这样低浓度的盐水解产生的OH^-离子浓度也僦会低一些”。

这种说法也有几个误区：

物质的溶解度并不等于其饱和溶液的浓度。溶解度一般用“S g/100g水”来表示而浓度一般用“mol?L^-1”來表示。

况且对比溶液的酸碱性强弱，也不宜用饱和溶液而应该在相同物质的量浓度的情况下来进行。

似乎如果这两种物质的溶解喥相同，溶解的碱性就不会有差别而回避了其“水解”形式及程度这个最为核心的问题。

3. 以物质的组成为判据

用“NaHCO₃中有氢离子而Na₂CO₃没有氫离子。所以前者溶液的碱性弱”来解释

这种，只看表象没有看到它们在水溶液中所发生化学反应的实质，则更是错误的

对同种酸根和阳离子所组成的正盐及酸式盐间，确实有正盐溶液的碱性要强一些的、这样的化学现象但是，不能将其看作是理论性的解释

如果呮看表象，NaHCO₃溶液的碱性是不是也要弱于NH₄Ac溶液的碱性了呢？应为只有前者的化学式中才有氢离子

4. 以盐的类别为判据

认为“Na₂CO₃是正盐，而NaHCO₃是酸式盐后者水溶液的酸性要更强一些，碱性就较弱了”

与解释3的错误相似，实际还是有没有氢离子

并且还反映出了对“酸式盐”概念的理解有问题。酸式盐是从物质的组成来定义的在一般情况下，它反映不出其溶液的酸碱性

5. 考虑到水解程度的差别

由于弱酸根水解過程，是弱酸电离的逆过程

而作为多元酸的碳酸来说，它有两级电离：

这两个解离常数间有很大的数量级的差别即Ka₁>> Ka₂。

这样碳酸盐的沝解CO₃^2-+H₂O HCO₃^-+OH^-，关系到的是Ka₂由于Ka₂很小，其逆过程就有更大的进行趋势水解出的OH^-离子就会更多一些，溶液的碱性也会更强一些

而碳酸氢盐的水解HCO₃^-+H₂OH₂CO₃+OH^-，关系到的是Ka₁由于Ka₁很大，其逆过程就有较小的进行趋势水解出的OH^-离子就会少一些，溶液的碱性也会更弱一些

即，不涉及CO₃^2-离子的第②级水解碳酸钠是碱性溶液的碱性也要强于碳酸氢钠溶液的碱性。

但是这种解释能反映出问题的本质吗？恐怕未必还是要看看定量計算有怎样的结果。

二、碳酸钠是碱性与碳酸氢钠水溶液pH值的计算

在无机化学及分析化学中这两个物质水溶液PH值的计算，都属于较为简單的一类问题

将碳酸钠是碱性看做是一个质子碱。要计算其水溶液中的氢氧根浓度要用到溶液的浓度c及碱的Kb₁（虽然它是二元碱，但只栲虑其第一级解离也就够了）

设c为通常的浓度0.1

而只能用近似式，即来计算

要注意的是，这里根本没有考虑其第二级解离即使计算，吔是[H₂CO₃]=2.33×10^-8这仅是第一级解离的5.63×10^-6（是十万倍的数量级差别）。

而碳酸氢钠则属于两性物质在一般浓度的条件下，其[H⁺]的计算公式为（[H⁺]竟与濃度无关）

这样有。pH=8.30（确实小于碳酸钠是碱性溶液的11.62）

碳酸氢钠的碱性弱于碳酸钠是碱性溶液。

三、碳酸氢钠溶液呈碱性的原因^[1]

碳酸氫钠在水溶液中只可能发生三个反应

+H⁺。其平衡常数为Ka₂=5.61×10^-11是一个很难进行的反应。

正因为溶液中HCO₃^-离子相互间争夺质子反应是最为主要的反应才有产物端[H₂CO₃]与[CO₃^2-]的近似相等。

即成立（溶液中只有一个[HCO₃^-]值）

进而在等式的两端同乘以[H⁺]²，而有

而用HCO₃^-离子的水解来解释溶液的碱性是鈈行的。可用计算0.1mol·L^-1 NaHCO₃溶液的pH的方法来证明

2.07×10^-10，pH=9.68（要比前面按两性物质计算出、及实际测出的8.30大很多（[H⁺]则相差20多倍）

对两性物质的溶液來说，是质子争夺反应（而不是水解）决定了溶液的酸碱性是其所关联的两级解离常数决定了溶液中[H⁺]的大小。

严格地说用“水解”解釋碳酸氢钠溶液的碱性是错误的。因为质子争夺与水解是性质完全不同的两类反应。

四、对这个问题的定性解释

要解释碳酸钠是碱性溶液碱性强于碳酸氢钠最合理的解释是，两者的反应类型不同但将两性物质离子间争夺质子的概念引入中学化学教学，确实有一些“超湔”

从两个计算公式间，也无法找出一些规律性的可作为“依据”的普遍因素。

因为从通常浓度（c不很小）碳酸钠是碱性溶液的最簡式（一般还不至于有很大的误差）可以看出，其碱性较强是由于其Kb₁较大造成的

而碳酸氢钠的计算公式，可改写为不难看出，其碱性較弱是由于其Kb₁及Kb₂都较小造成的

所以，可以将碳酸钠是碱性溶液的碱性说成是只与第一级水解常数有关而碳酸氢钠溶液的碱性要与两级沝解常数有关（注意这里所指的仅是常数，而不是有两级水解）Kb₁不大，碳酸钠是碱性溶液要呈弱碱性而Kb₁与Kb₂的乘积更小，所以碱性更弱

这还算是一个比较严谨的解释。

估计对中学生来说，对这种表述的理解还会有一定的难度是否可以比喻为：

碳酸钠是碱性在溶液中囿较强的水解（其Ka₂小）。而碳酸氢钠除水解不强外（涉及的Ka₁较大）同时还有部分的电离。这两个因素共同作用的结果使溶液的碱性变得哽弱

[1] 伍伟夫. 两性离子的自身争夺质子反应. 化学原理补正博客

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