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关于碳酸氢钠及其溶液的热分解拓展及复习建议

来源:未知作者:赵庆生 点击:所属专题: 碳酸氢钠01
关于碳酸氢钠及其溶液的受热分解,连同碳酸氢钙,一直是中学化学经常讨论的问题。初中有碳酸钙与碳酸氢钙之间的转换,高中有固体碳酸氢钠受热分解的实验。要求学生机械记忆这些知识,显然不是好办法,而且也与教学目的不符。笔者建议将碳酸钠、碳酸氢钠,与碳酸钙、碳酸氢钙

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关于碳酸氢钠及其溶液的受热分解,连同碳酸氢钙,一直是中学化学经常讨论的问题。初中有碳酸钙与碳酸氢钙之间的转换,高中有固体碳酸氢钠受热分解的实验。要求学生机械记忆这些知识,显然不是好办法,而且也与教学目的不符。笔者建议将碳酸钠、碳酸氢钠,与碳酸钙、碳酸氢钙放在一起对照分析,尽可能找出原因理解,并由这四种具体物质拓展到所有含氧酸盐,解释其热稳定性。

碳酸钙分解温度为800℃,而碳酸钠一般认为受热不会分解,实际分解温度为1000℃以上(具体待查);碳酸氢钙(溶液)分解温度为40℃,碳酸钙与碳酸氢钙(溶液)互相转化这也是造成喀斯特地形的原因(较低温度岩石碳酸钙与水中二氧化碳反应溶解成为溶液,达40℃高温时碳酸氢钙分解形成沉淀,造成固体岩石迁移现象),桂林山水甲天下的化学缘由也在此。类比碳酸氢钠溶液是在80℃时开始分解。因此加热碳酸氢钠溶液即可得到碳酸钠溶液,不必达到沸腾。而固体碳酸氢钠分解温度不到200℃,远低于碳酸钙和碳酸钠。

稳定性在大学里是用离子极化来说明,中学可用碱金属盐稳定性强于碱土金属盐回答。 这一内容可拓展到其他含氧酸盐固体酸酐的相应含氧酸盐热稳定性就比较高,如硅酸盐耐高温程度很高,甚至是高温才能形成,如水泥就是灼烧得到的。磷酸盐、硫酸盐都相当稳定,高温通常不分解。碳酸氢铵由于气态酸酐和气态碱酐(如果可以这样称的话)被称为气肥(早期碳铵就称为气肥),常温都有分解,不密封就会消失,大约五十年前各县小化肥厂多是生产,是农村最廉价的化肥。同属铵盐,氯化铵分解温度高于碳铵,而硫酸铵分解温度高于氯化铵,先是生成酸式硫酸铵。当然硝酸铵更为典型,由于铵根对应氨气,而硝酸根氧化性,使其分解多种气体放大量热成为一种危险,从而成为炸药。

含氧酸盐的热稳定性可从酸酐的通常状态、酸根的对称性、成酸元素的氧化性、金属元素的金属性来判断。 固体酸酐、氧化性弱、酸根对称性高、金属性强的相对来讲,相应盐的热稳定性强,分解温度高。具体可以通过焓变和熵变进行吉布斯函数变来进行计算。提升一步的理论解释是熵变的影响、对称性这一普遍因素(最典型是原子结构,以后还会多次谈到)、活泼金属(或非金属)易形成稳定化合物三条。具有氧化性的酸其盐的稳定性较差,这方面的例子有硝酸盐和高锰酸盐。而次氯酸和高氯酸稳定性不同可用对称性解释。学习物质性质,建立模型从结构和组成进行类比分析是重要的学习方法,本文在于通过这一方法,教会学生理解含氧酸盐的热稳定性的分析方法,做到定性掌握。

2021-08-13做修改


(责任编辑:化学自习室)
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