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碳酸氢根离子是HCO₃-，原子排布为平面结构，碳位于中心，与三个氧原子键连（一个C=O，一个C-OH，一个C-O-）。它是碳酸的共轭碱，也是碳酸根离子的共轭酸。
水溶液中存在下列平衡，碳酸氢根既可发生电离生成碳酸根离子（CO₃²-）和氢离子（H+），也会水解生成氢氧根离子（OH-）和碳酸（H₂CO₃），由于碳酸氢根的水解（产生OH-）程度大于电离（产生H+）程度，因此其水溶液呈弱碱性。
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