化学自习室移动版

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电离平衡常数K的大小。H₂CO₃：K_a1=4.2×10^－7，

K_a2=5.6×10^－11；HClO：K_a=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K_sp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K_a=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K_a=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：K_a1=9.1×10^－8，K_a2=1.1×10^－12；碳酸：K_a1=4.2×10^－7，

K_a2=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：S^2－＋CO₂＋H₂O== HCO₃^－＋HS^－，

HCO₃^－+S^2－== CO₃^2－＋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：CO₃^2－＋CO₂＋H₂O==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==NaHCO₃＋H₂S，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。当生成物溶度积较小时，容易发生该物质反应。