高中化学疑难知识讲解——二氧化碳通入盐或碱溶液中生成何种盐?

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: 3CO 2 +3H 2 O+2Ca(ClO) 2 ==CaCO 3 ↓+Ca(HCO 3 ) 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电离平衡常数K的大小。H2CO3Ka1=4.2×10-7, 本文来自化学自习室!

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, 本文来自化学自习室!

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-+CO2+ H 2 O==2HC O3 ,HS +CO 2 +H 2 O==HC O3 +H 2 S,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==NaHCO3+ H 2 S,三式相加得总反应式②。


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