NaClO溶液、Ca(ClO)2溶液与CO2反应的生成物探究(2)
按照溶解平衡分析:溶液体系中Ca2+和H+存在着对CO32-的竞争,Ca2+与CO32-有生成难溶物CaCO3趋势,H+与CO32-有生成的弱酸HCO3-的趋势。查数据可知,CaCO3的溶解平衡:CaCO3(s)?葑Ca2+(aq)+CO32-(aq),25℃时Ksp=4.96×10-9,HCO3-的电离平衡:HCO3-?葑H++CO32-,25℃时Ka=5.61×10-11。上述实验溶液中的c(Ca2+)=0.1mol·L-1,通过计算可知,只要溶液中的c(CO32-)﹥4.96×10-8mol·L-1,就可以向生成CaCO3沉淀的方向移动。由于溶液体系中HClO是弱酸,HClO电离出的H+量很少,通过HClO和HCO3-的电离平衡常数计算可知,溶液中c(CO32-)=3.0×10-7mol·L-1远大于4.96×10-8mol·L-1,故少量CO2通入Ca(ClO)2溶液中应生成CaCO3。
按照标准反应自由能分析:25℃时,对于反应Ca2++2ClO-+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO:
ΔfGmθ=ΔfGmθ(CaCO3)+2△Gmθ(HClO)-△fGmθ(Ca2+)-2△fGmθ(ClO-)-△fGmθ(CO2)-△fGmθ(H2O)
=(-1128.76-2×79.9+553.04+2×37.2+394.38+
237.19)kJ·mol-1
=-29.55kJ·mol-1﹤0
25℃时,对于反应ClO-+CO2+H2O=HCO3-+HClO:
△fGmθ=△fGmθ(HCO3-)+△fGmθ(HClO)-2△fGmθ(ClO-)-△fGmθ(CO2)-△fGmθ(H2O)
=(-587.06-79.9+37.2+394.38+237.19)kJ·mol-1
=+1.81kJ·mol-1﹥0
由此可知,Ca(ClO)2溶液与CO2的反应生成CaCO3的趋势远大于生成Ca(HCO3)2的趋势。
五、总结
利用电离平衡常数的大小确定酸的强弱,根据“强酸制弱酸”的原理,判断酸与盐复分解反应的产物是我们中学常用的一种重要方法。但在具体应用时还要分类讨论,若生成物为可溶于水的盐(如碳酸氢盐),则可以用强酸制弱酸的原理分析;若生成物为难溶物或不溶物,则以生成难溶物或不溶物为主,即使是弱酸也可以制强酸。比如H2S气体通入到CuSO4溶液中发生反应为:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,这就是一个典型的弱酸制强酸的例子,反应能进行的原因是生成物中生成了难溶性的CuS。
在化学教学过程中,学生会遇到各式各样的疑难问题,这就要求教师不断加强学习,掌握各种解题的方法、思路,丰富自己的知识结构,以适应新课改对老师的要求。新课程教学呼唤教师从单纯的知识传递者走向研究者、反思者,也就要求新时期的教师不仅专业学识要较为丰富,而且还善于对教学问题进行研究反思。
参考文献
[1]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2012
[2]王祖浩.化学1(必修)[M].南京:江苏教育出版社,2012
[3]宋天佑,程鹏等.无机化学[M].北京:高等教育出版社,2009
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