案例1.將少量或過量的CO2氣體分別通入次氯酸鈣溶液中,為什么前者生成正鹽CaCO3,后者生成酸式鹽Ca(HCO3)2?
反應本質:
少量CO2氣體:CO2+H2O+Ca(ClO)2==CaCO3↓+2HClO
過量CO2氣體:2CO2+2H2O+Ca(ClO)2==Ca(HCO3)2+2HClO
定性分析:由于碳酸酸性強于次氯酸,根據強制弱的反應規律知,不論CO2是少量還是過量,均會生成次氯酸。當CO2少量時,生成正鹽CaCO3;當CO2過量時,生成酸式鹽Ca(HCO3)2生成。實為過量的CO2使正鹽CaCO3轉化為酸式鹽Ca(HCO3)2:
CaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)2。
若適量CO2,可將兩個反應相加得: 3CO 2 +3H 2 O+2Ca(ClO) 2 ==CaCO 3 ↓+Ca(HCO 3 ) 2 +4HClO。
類比思維:將少量或過量的CO2氣體分別通入下列溶液中產物類似。
①氫氧化鈉溶液、②氫氧化鈣溶液、③氫氧化鋇溶液
④氨水、⑤硅酸鈉溶液、⑥偏鋁酸鈉溶液
案例2.將少量的CO2氣體分別通入次氯酸鈣溶液、次氯酸鈉溶液中,為什么前者生成正鹽CaCO3,后者生成酸式鹽NaHCO3?
反應本質:
CO2(少量)+H2O+Ca(ClO)2==CaCO3↓+2HClO
CO2(少量)+H2O+NaClO==NaHCO3+HClO
常見錯答:2NaClO+CO2+H2O==Na2CO3+2HClO
定量分析:兩反應均涉及碳酸與次氯酸的電離平衡常數K的大小。H2CO3:Ka1=4.2×10-7, 本文來自化學自習室!
Ka2=5.6×10-11;HClO:Ka=3.0×10-8,說明酸性強弱為H2CO3﹥HClO﹥HCO3-,由此可知本來反應均生成酸式鹽,但前者生成的難溶碳酸鈣Ksp較小(2.8×10-9),故沉淀反應趨勢較大,優先反應生成正鹽CaCO3;后者生成的鈉鹽可溶,沒有沉淀發生,根據強制弱的反應規律,HCO3-與ClO-不能反應,只能生成酸式鹽NaHCO3。或理解為Na2CO3與HClO不共存,可發生反應:Na2CO3+HClO== NaClO+NaHCO3。因此,NaClO溶液中通入的CO2不論是少量還是過量,其生成物只有一種NaHCO3。
類比思維:將少量的CO2氣體分別通入下列溶液中產物類似。
①苯酚鈉溶液、②氰化鈉溶液
定量分析:①因為苯酚的電離常數Ka=1.3×10-10,則酸性:H2CO3﹥C6H5OH﹥HCO3-,
C6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH↓+NaHCO3,不能生成Na2CO3。
或理解為C6H5OH與Na2CO3可反應:Na2CO3+C6H5OH→C6H5ONa+NaHCO3。
②因為HCN的電離常數Ka=6.2×10-10,則酸性:H2CO3﹥HCN﹥HCO3-,
NaCN+CO2+H2O==HCN+NaHCO3,不能生成Na2CO3。
或理解為HCN與Na2CO3可反應:HCN+Na2CO3==NaCN+NaHCO3。
案例3.將適量的CO2氣體分別通入CaCl2的氨混合溶液、飽和NaCl的氨混合溶液中,為什么前者生成正鹽CaCO3,后者生成酸式鹽NaHCO3?
反應本質:CaCl2+2NH3+H2O+CO2==CaCO3↓+2NH4Cl
NaCl(飽和)+NH3+H2O+CO2==NaHCO3↓+ NH4Cl
綜合分析:這是涉及到適量CO2溶于氨水形成碳酸銨或碳酸氫銨的問題,當生成碳酸銨時,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,故有正鹽CaCO3沉淀生成;若通入過量的CO2,CaCO3沉淀可溶解生成Ca(HCO3)2。當生成碳酸氫銨時,在飽和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,故有酸式鹽NaHCO3沉淀生成;不生成Na2CO3的原因是Na2CO3溶解度大于NaHCO3使得復分解反應不發生。
案例4.將少量或過量的CO2氣體分別通入硫化鈉溶液中,為什么前者生成正鹽Na2CO3,后者生成酸式鹽NaHCO3?
反應本質:
CO2(少量)+H2O+2Na2S==Na2CO3+2NaHS……①
2CO2(過量)+2H2O+Na2S==2NaHCO3+H2S……②
綜合分析:因為氫硫酸:Ka1=9.1×10-8,Ka2=1.1×10-12;碳酸:Ka1=4.2×10-7, 本文來自化學自習室!
Ka2=5.6×10-11;故酸性強弱為:H2CO3>H2S>HCO3->HS-。
向Na2S溶液通入少量CO2,依次發生反應:S2-+CO2+H2O== HCO3-+HS-,
HCO3- S2-== CO32-+HS-,兩式相加得總反應式①。
或理解為少量CO2與Na2S反應生成Na2CO3與H2S,由于H2S與過量Na2S不共存,可發生反應:Na2S+H2S==2NaHS,兩式相加得總反應式①。
向Na2S溶液通入過量CO2,相當于在①式再通入CO2,則依次發生反應:CO32-+CO2+ H 2 O==2HC O3- ,HS - +CO 2 +H 2 O==HC O3- +H 2 S,三式相加得總反應式②。
或理解為過量CO2與Na2S反應生成Na2CO3與H2S,由于二者不共存,可發生反應:
Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS,而后繼續反應:NaHS+CO2+H2O==NaHCO3+ H 2 S,三式相加得總反應式②。
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