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论碳酸氢钠和氯化钙的反应

来源:未知作者:刘丽颖 点击:所属专题: 碳酸氢钠
碳酸氢钠(NaHCO 3 ),又称为“小苏打”,是中学最常见的酸式盐,碳酸氢钠溶液略显碱性。酸式盐一般既可以与酸反应,又可以与碱反应。 氯化钙(CaCl 2 ),是一种常见的盐,是中学化学常用的干燥剂。溶液显中性,可以与碳酸盐反应生成白色沉淀。 那么,如果将碳酸氢钠

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碳酸氢钠(NaHCO3),又称为“小苏打”,是中学最常见的酸式盐,碳酸氢钠溶液略显碱性。酸式盐一般既可以与酸反应,又可以与碱反应。

氯化钙(CaCl2),是一种常见的盐,是中学化学常用的干燥剂。溶液显中性,可以与碳酸盐反应生成白色沉淀。

论碳酸氢钠和氯化钙的反应

那么,如果将碳酸氢钠溶液和氯化钙溶液混合,是否能发生化学反应呢?如果反应生成物又会是什么呢?如果二者反应,一定是离子反应,并且不是氧化还原反应。

根据离子反应条件,必须有气体、沉淀或水生成,三者至少有其一。但是,如果向碳酸钠中通入二氧化碳气体,能够生成碳酸氢钠。这一反应不符合离子反应的条件,但是还是能够发生。

这使得我们有必要探究一下离子反应的本质。首先离子反应是离子之间的结合,所以非氧化还原反应的本质是易分离物制难分离物。这里的“分离”不局限于电离。

下面以几个例子来分析。

(1)盐酸能够与氢氧化铜反应的原因是“盐酸中的氯离子与氢离子易分离,而水中氢氧根离子与氢离子难分离”。H++OH-=H2O

(2)碳酸钠与碳酸反应生成碳酸氢钠的原因是“碳酸中碳酸氢根与氢离子易分离,而碳酸氢根中碳酸根与氢离子难分离”。H2CO3+CO32-=2HCO3-

(3)氯化银与溴离子反应生成溴化银的原因是“氯化银中氯离子与银离子易分离,而溴化银中溴离子与银离子难分离”。AgCl+Br-=AgBr+Cl-

当碳酸氢钠溶液和氯化钙混合时,溶液中同时存在碳酸氢根(HCO3-),钠离子(Na+),氯离子(Cl-),钙离子(Ca2+),同时有少部分的(CO32-)。

以下是查阅的几个数据:25℃时,碳酸氢钙溶解度为16.1g,碳酸的论碳酸氢钠和氯化钙的反应电离常数K1=4.4×10-7,K2=4.7×10-11。碳酸钙的论碳酸氢钠和氯化钙的反应溶度积常数2.8×10-9

我们进行一些简要的计算,结果不求很精确。

碳酸氢钙的分子量为162,当100mL水中加入16.1g碳酸氢钙形成饱和溶液,溶液体积大约为100mL,加入的溶质的物质的量约为0.1mol,那么饱和溶液的浓度约为1mol/L,其中Ca2+的浓度为1mol/L,HCO3-的浓度为2mol/L。

根据碳酸的电离常数,K2=4.7×10-11。K2=c(H+)·c(CO32-)/c(HCO3-),设c(H+)=x,则c(CO32-)=x,c(HCO3-)=2-x,4.7×10-11=x2/(2-x),解得,x≈9.7×10-6mol/L

此时溶液中,碳酸根与钙离子的离子积Qc=c(Ca2+)×c(CO32-)=1×9.7×10-6=9.7×10-6,远远大于碳酸钙的溶度积2.8×10-9.则溶液中会生成碳酸钙沉淀。

所以碳酸氢钠和氯化钙反应时有以下3种情况:

(1)当氯化钙和碳酸氢钠浓度极大时,直接生成碳酸氢钙沉淀,同时有碳酸钙和二氧化碳生成。

(2)当混合后,溶液中的钙离子和碳酸根离子浓度积大于碳酸钙的溶度积时,CaCl2+2NaHCO3=CaCO3↓+2NaCl+CO2↑+H2O

(3)当氯化钙和碳酸氢钠浓度极小时,二者不能反应。

(责任编辑:化学自习室)
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