碳酸化合物在水中的存在形式与水的

 pH值有何关系？

 

答案：

碳酸化合物在水中有几种不同的存在形态：溶于水中的气体

(即所谓游离 

CO2)；分子态碳酸 H2CO3；碳酸氢根HCO3-和碳酸根 CO32-。在这四者之间

存在着以下平衡关系：

    CO2十 H2O

⇔

H2CO3

    H2CO3

⇔

H+十 HCO3-

    HCO3- 

⇔

 H+十 CO32-

如将这些平衡式联系起来，则可写成下式：

  CO2十 H2O

⇔

 H2CO3

⇔

H+ 十 HCO3- 

⇔

 2H+十 CO32-

    在上述一系列的平衡中， CO2与 H2CO3的平衡实际上是强烈地趋向于生成 

CO2，水中呈 H2CO3状态的量非常小(通常小于1％)，所以可把生成 H2CO3

的过程略去，其平衡式可改为下式：

     

−

−

+

+

→

←

+

→

←

+

2

3

3

2

2

2

2

1

CO

H

HCO

H

O

H

CO

K

K

其中

:

]

[

]

][

[

2

3

1

CO

HCO

H

K

−

+

=

  (25℃时，K1=4.45×10-7)

  

]

[

]

][

[

3

2

3

2

−

−

+

=

HCO

CO

H

K

 (25℃时，K1=4.69×10-11)

根据以上情况可知，

 [H+]对平衡的移动起着决定性的作用，水中 CO2、 

HCO32-和 CO32-的相对值和[H+]浓度的关系如图4-3所示。从图4-3上可看

出：

    (1)当 pH＜4时，水中只有游离 CO2。

    (2)当 pH值升高时，平衡向有移动， [CO2]降低，[HCO3-]增大，当 pH＝

8.3～8.4时, 98%以上的碳酸化合物以 HCO3-形态存在。

    (3) pH值再升高(大于8.3时)， CO2消失，[HCO3-]降低，[CO32-]增大，