张颖，权新军

吉林大学化学学院，长春 130012

水溶液中的离子平衡是无机化学、普通化学课程的重点内容，在教学中占有重要地位。但在以往教学中对主反应关注较多，而对在某些情况下与主反应同时存在的次反应关注较少(这里所说的主反应是指人们在通常情况下关注度高的反应，次反应是指关注度低的反应，而与反应的重要性无关)。HF水溶液、HF-F−溶液便属于这种情况，在平衡计算时常常关注的是HF的解离反应，而很少关注HF与F−的化合反应，以至于学生在遇到这类问题时往往会忽略后者，从而得出错误结果。本文从多重平衡的角度对HF水溶液以及HF-F−体系水溶液离子浓度的计算展开讨论，希望能为培养学生全面分析问题的能力，解决离子平衡复杂计算提供一点参考。

1 问题的由来

2 HF水溶液氢离子浓度的计算

式(12)中，Ka⊖= 6.3 × 10−4，Ka⊖′ = 5.2，在一定范围内只要给定c值，便构成一元三次方程，该方程可以用一元三次方程在线计算器方便地求解。解出[F−]值后将其代入式(9)，可求出[H+]，再将[H+]、[F−]值代入式(3)，即可求出[HF2−]。

为了比较仅考虑HF的解离平衡与同时考虑HF溶液中的两个平衡所得计算结果的差异，我们选取不同浓度的HF溶液(从1.0 × 10−3至1.0 mol·L−1，通常在无机化学计算中弱酸浓度不会超出这个范围)，分别根据式(1) (c< 0.25 mol·L−1时)、式(2) (c >0.25 mol·L−1时)和本方法计算[F−]和[H+]，并以本方法结果为准计算式(1)、式(2)所得结果的相对误差。结果见表1。

表1 HF溶液中F−和H+离子浓度的对比计算结果

由表1可以看出：

(1) 对于HF水溶液，无论是[F−]还是[H+]，仅考虑HF的解离平衡与同时考虑HF溶液中的两个平衡相比计算结果总是存在误差(c=1.00 × 10−3mol·L−1例外是由于有效数字限制的缘故)，且HF溶液浓度越大，相对误差越大。……