据文献(宋天佑，程鹏等．无机化学．第二版．吉林大学，武汉大学，南开大学：高等教育出版社：—，—．)可知，K(HClO)=2.90×10-8，K(H2CO3)=4.45×10-7，K(HCO3-)=4.69x10-11，由此可知酸性：H2CO3HClOHCO3-，按照“强酸制弱酸”的原则，向次氯酸盐溶液中通入CO2，无论CO2是否过量只能生成次氯酸和碳酸氢盐。事实真的如此吗？笔者试从实验和理论两个方面对此问题做一探讨。
一、实验探究
笔者分别选取了两种常见次氯酸盐Ca(ClO)2和NaClO为研究对象,进行如下实验。
实验1：分别向2mL0.1mol/L的Ca(ClO)2溶液和NaClO溶液中通入少量的CO2，观察到Ca(ClO)2溶液中有白色浑浊产生，NaClO溶液中无明显现象。
实验2：继续向盛放NaClO溶液的试管中滴入0.1mol/L的BaCl2溶液2mL，无明显现象。
结论：由实验现象可知，少量CO2与Ca(ClO)2反应生成CaCO3沉淀，CO2与NaClO反应只能生成NaHCO3，其反应原理分别为:
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO；
NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO。
二、理论探讨
笔者试通过标准吉布斯自由能(宋天佑,程鹏等无机化学.第二版.吉林大学,武汉大学,南开大学:高等教育出版社:--,-.)进行探讨,结果如下：
1.在K(常温)时，对于Ca(ClO)2与CO2反应的两种可能产物的分析。
(1)对于反应Ca2++2ClO-+CO2+H2O=CaCO3+2HClO。
△fGmθ(kJ/mol)-.04-37.2-.38-.19-.76-79.9;
△rGmθ(K)=△fGmθ(CaCO3)+2△fGmθ(HClO)-△fGmθ(Ca2+)-2△fGmθ(ClO-)-△fGmθ(CO2)-△fGmθ(H2O)=-29.55kJ/mol;
lnKθ=-△rGmθ/RT=11.92;
故Kθ=Kc=1.5×。
(2)对于反应ClO-+CO2+H2O=HCO3-+HClO。
△fGmθ(kJ/mol)-37.2-.38-.19-.06-79.9;
△rGmθ(K)=△fGmθ(HCO3-)+△fGmθ(HClO)-△fGmθ(ClO-)-△fGmθ(CO2)-△fGmθ(H2O)=1.81kJ/mol;
lnKθ=-△rGmθ/RT=-0.73;
故Kθ=Kc=0.。
由此可知,在K(常温)时,Ca(ClO)2与CO2反应生成CaCO3的趋势远大于生成Ca(HCO3)2的趋势。
2.对于NaClO与CO2反应的两种可能产物的分析。
对于反应ClO-+CO2+H2O=CO32-+2HClO。
△fGmθ(kJ/mol)-37.2-.38-.19-.10-79.9;
△rGmθ(K)=△fGmθ(CO32-)+2△fGmθ(HClO)-2△fGmθ(ClO-)-△fGmθ(CO2)-△fGmθ(H2O)=18.07kJ/mol;
lnKθ=-△rGmθ/RT=-7.29;
故Kθ=Kc=6.82×10-4。
结合1中(2)式可知，在K(常温)时，NaClO与CO2反应生成NaHCO3的趋势远大于生成Na2CO3的趋势。
三、结论与认识
笔者认为，出现上述现象的原因主要是CaCO3的溶度积较小(Ksp=8.7×10-9)。在上述实验中，c(Ca2+)=0.1mol/L，计算可知，c(CO32-)只需大于8.7×10-8mol/L即可产生沉淀，根据HCO3-的浓度和电离常数计算c(CO32-)=3.0×10-6mol/L,能够满足生成沉淀的条件，因此少量CO2与Ca(ClO)2反应可以生成CaCO3沉淀。
总之，利用电离平衡常数的大小、确定酸的强弱及“强酸制弱酸”规律是高中阶段学生判断酸与盐反应产物的一种重要方法。该方法简便易行，适用范围较广，但是这一规律并不是万能的，如前面所述CO2反应产物除了与其电离平衡常数大小有关外，还与生成盐的溶度积等生成物自身性质密切相关，我们不能仅从电离平衡常数的大小来判断。
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇