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二氧化碳通入盐或碱溶液中生成何种盐?

来源:古田一中作者:张县 点击:所属专题: 强酸制弱酸 二氧化碳与碱 二氧化碳与盐
案例1.将少量或过量的CO 2 气体分别通入次氯酸钙溶液中,为什么前者生成正盐CaCO 3 ,后者生成酸式盐Ca(HCO 3 ) 2 ? 反应本质: 少量CO 2 气体:CO 2 +H 2 O+Ca(ClO) 2 ==CaCO 3 ↓+2HClO 过量CO 2 气体:2CO 2 +2H 2 O+Ca(ClO) 2 ==Ca(HCO 3 ) 2 +2HClO 定性分

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案例1.将少量或过量的CO2气体分别通入次氯酸钙溶液中,为什么前者生成正盐CaCO3,后者生成酸式盐Ca(HCO3)2

反应本质:

少量CO2气体:CO2+H2O+Ca(ClO)2==CaCO3↓+2HClO

过量CO2气体:2CO2+2H2O+Ca(ClO)2==Ca(HCO3)2+2HClO

定性分析:由于碳酸酸性强于次氯酸,根据强制弱的反应规律知,不论CO2是少量还是过量,均会生成次氯酸。当CO2少量时,生成正盐CaCO3;当CO2过量时,生成酸式盐Ca(HCO3)2生成。实为过量的CO2使正盐CaCO3转化为酸式盐Ca(HCO3)2

CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2

若适量CO2,可将两个反应相加得:3CO2+3H2O+2Ca(ClO)2==CaCO3↓+Ca(HCO3)2+4HClO。

类比思维:将少量或过量的CO2气体分别通入下列溶液中产物类似。

①氢氧化钠溶液、②氢氧化钙溶液、③氢氧化钡溶液

④氨水、⑤硅酸钠溶液、⑥偏铝酸钠溶液

案例2.将少量的CO2气体分别通入次氯酸钙溶液、次氯酸钠溶液中,为什么前者生成正盐CaCO3,后者生成酸式盐NaHCO3

反应本质:

CO2(少量)+H2O+Ca(ClO)2==CaCO3↓+2HClO

CO2(少量)+H2O+NaClO==NaHCO3+HClO

常见错答:2NaClO+CO2+H2O==Na2CO3+2HClO

定量分析:两反应均涉及碳酸与次氯酸的二氧化碳通入盐或碱溶液中生成何种盐?电离平衡常数K的大小。H2CO3Ka1=4.2×10-7

Ka2=5.6×10-11;HClO:Ka=3.0×10-8,说明酸性强弱为H2CO3﹥HClO﹥HCO3,由此可知本来反应均生成酸式盐,但前者生成的难溶碳酸钙Ksp较小(2.8×10-9),故沉淀反应趋势较大,优先反应生成正盐CaCO3;后者生成的钠盐可溶,没有沉淀发生,根据强制弱的反应规律,HCO3与ClO不能反应,只能生成酸式盐NaHCO3。或理解为Na2CO3与HClO不共存,可发生反应:Na2CO3+HClO== NaClO+NaHCO3。因此,NaClO溶液中通入的CO2不论是少量还是过量,其生成物只有一种NaHCO3

类比思维:将少量的CO2气体分别通入下列溶液中产物类似。

①苯酚钠溶液、②氰化钠溶液

定量分析:①因为苯酚的二氧化碳通入盐或碱溶液中生成何种盐?电离常数Ka=1.3×10-10,则酸性:H2CO3﹥C6H5OH﹥HCO3

C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH↓+NaHCO3,不能生成Na2CO3

或理解为C6H5OH与Na2CO3可反应:Na2CO3+C6H5OH→C6H5ONa+NaHCO3

②因为HCN的电离常数Ka=6.2×10-10,则酸性:H2CO3﹥HCN﹥HCO3

NaCN+CO2+H2O==HCN+NaHCO3,不能生成Na2CO3

或理解为HCN与Na2CO3可反应:HCN+Na2CO3==NaCN+NaHCO3

案例3.将适量的CO2气体分别通入CaCl2的氨混合溶液、饱和NaCl的氨混合溶液中,为什么前者生成正盐CaCO3,后者生成酸式盐NaHCO3

反应本质:CaCl2+2NH3+H2O+CO2==CaCO3↓+2NH4Cl

NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2==NaHCO3↓+ NH4Cl

综合分析:这是涉及到适量CO2溶于氨水形成碳酸铵或碳酸氢铵的问题,当生成碳酸铵时,在CaCl2的氨混合溶液中可能存在CaCl2、(NH4)2CO3、CaCO3、NH4Cl等,其中溶解度最小的是CaCO3,故有正盐CaCO3沉淀生成;若通入过量的CO2,CaCO3沉淀可溶解生成Ca(HCO3)2。当生成碳酸氢铵时,在饱和NaCl的氨混合溶液中可能存在NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl等,其中溶解度最小的是NaHCO3,故有酸式盐NaHCO3沉淀生成;不生成Na2CO3的原因是Na2CO3溶解度大于NaHCO3使得复分解反应不发生。

案例4.将少量或过量的CO2气体分别通入硫化钠溶液中,为什么前者生成正盐Na2CO3,后者生成酸式盐NaHCO3

反应本质:

CO2(少量)+H2O+2Na2S==Na2CO3+2NaHS……①

2CO2(过量)+2H2O+Na2S==2NaHCO3+H2S……②

综合分析:因为氢硫酸:Ka1=9.1×10-8Ka2=1.1×10-12;碳酸:Ka1=4.2×10-7

Ka2=5.6×10-11;故酸性强弱为:H2CO3>H2S>HCO3>HS

向Na2S溶液通入少量CO2,依次发生反应:S2-+CO2+H2O== HCO3+HS

HCO3+S2-== CO32+HS,两式相加得总反应式①。

或理解为少量CO2与Na2S反应生成Na2CO3与H2S,由于H2S与过量Na2S不共存,可发生反应:Na2S+H2S==2NaHS,两式相加得总反应式①。

向Na2S溶液通入过量CO2,相当于在①式再通入CO2,则依次发生反应:CO32+CO2H2O==2HCO3,HS+CO2+H2O==HCO3+H2S,三式相加得总反应式②。

或理解为过量CO2与Na2S反应生成Na2CO3与H2S,由于二者不共存,可发生反应:

Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS,而后继续反应:NaHS+CO2+H2O==NaHCO3H2S,三式相加得总反应式②。

感悟:以上涉及的反应原理主要有正盐与酸式盐的转化规律、强酸制备弱酸的反应规律、沉淀反应规律等。当通入CO2的用量不同时,可按少量、适量、过量等来定性分析是否存在正盐与酸式盐的转化,然后正确书写有关反应方程式。当较强酸制备弱酸的物质间相对强弱不大明显时,可借助于弱酸的电离平衡常数判断反应的可能性,进而定量分析所涉及的反应方程式。当生成物二氧化碳通入盐或碱溶液中生成何种盐?溶度积较小时,容易发生该物质反应。

(责任编辑:化学自习室)
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