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我们都熟悉二氧化碳通入次氯酸钙溶液的反应,但是二氧化碳通入次氯酸钠溶液的反应呢?是不是可以类推生成碳酸钠与次氯酸?依据实验与理论分析两者结合给出的结论是:

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

据文献可知,K(HClO)=2.90×10—8,K(H2CO3)=4.45×10—7,K(HCO3—)=4.69×10—11,由此可知酸性:H2CO3> HClO > HCO3—,按照“强酸制弱酸”的原则,向次氯酸盐溶液中通入CO2,无论CO2是否过量一般是生成次氯酸和碳酸氢盐。

通入Ca(C1O)2溶液生成CaCO3沉淀,主要原因是CaCO3的溶度积较小Ksp=8.7×10—9。在上述实验中,c(Ca2+)=0.1 mol/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。

问题来源

二氧化碳通入到次氯酸钠溶液后不管二氧化碳的过量还是少量得到都是碳酸氢钠其理由是次氯酸的电离常数介于碳酸一级电离和二级电离之间这种说法被广泛接受一般情况下也没有问题问题在于为什么次氯酸钙溶液中通入二氧化碳后却只能得到碳酸钙为什么得不到碳酸氢钙溶液我想从几个方面来说平衡常数比较下面就是次磷酸钠与二氧化碳反应得到碳酸氢钠的平衡常数从其平衡常数上看数值并不大反应程度并不高

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但是次氯酸钠溶液中通入二氧化碳得到碳酸钠和次氯酸的平衡常数小得多因此次氯酸钠与二氧化碳反应得到碳酸氢钠更为合理

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那么二氧化碳通入到次氯酸钙溶液后各种平衡常数又是多少呢同样方法可以计算只是这里还得用到碳酸钙的Ksp

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上述反应显然可以进行到底意思是即便次氯酸钙与二氧化碳反应假定得到碳酸氢根离子但碳酸氢根离子也会与次氯酸钙继续反应得到碳酸钙问题又来了那么过量的二氧化碳通入能否得到碳酸氢钙呢这难道还有问题?澄清石灰水通入二氧化碳不是可以先浑浊又变澄清的吗这个实验大家都做过的呢但是这个实验的前提是澄清石灰水澄清石灰水和次氯酸钙有什么不一样吗?不一样因为澄清石灰水的浓度很低得到的碳酸钙很少而这里得到的碳酸钙比较多不管怎样还是来算一算平衡常数吧

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发现了什么碳酸钙与二氧化碳的平衡常数很小很小可以认为不反应是吗?换句话说钙离子与碳酸氢根离子不能大量共存

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这下我们不会学习了我们不会教书了是吗通过更复杂的计算表明

在1L0.01mol/L的石灰水中,理论上通入的二氧化碳的物质的量为0.01mol时,沉淀达到最大值时,只需要n(CO2)=0.01mol(假定此时无CO2溶解在溶液中,由于CaCO3溶解度为0.00015 mol/L,实际CaCO3沉淀量无法达到0.01mol),当沉淀消失完全变澄清时,却共需n(CO2)=0.053mol(见前文),这一数值与实验现象吻合(澄清石灰水中通CO2,溶液浑浊程度能很快达到最大,但浑浊消失却需要较长时间通入二氧化碳)。因此,下图才能很好反映了本文所阐述的“澄清石灰水与二氧化碳的作用机理”。

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具体你可以查看文章《澄清石灰水与二氧化碳的作用机理和实验探究》_____发表于《化学教学》2017年第8期或者在本专栏中查找有关文章文章题目是《二氧化碳通入饱和的澄清石灰水会变澄清吗》那么我们以后怎么讲呢不好意思这不是我的事情喔这需要你自己判断但总有一天我们得接受这一事实

说明,来自吴文中老师美编与个人整理,致谢!

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