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二氧化碳与氯化钙溶液为何不反应
编辑:甘肃普莱特化工原料有限公司   时间:2018-07-19

一般情况下,二氧化碳通入氯化钙溶液中,不会有明显的现象(也就是无沉淀析出)。也就是说,二氧化碳和氯化钙泳衣并不会因为会生成碳酸钙沉淀而发生反应。同样,二氧化碳通入氯化钡溶液,二氧化硫通入像氯化钡,氯化钡这样的非氧化性强酸盐溶液中,也不会有明显的现象(也就是无沉淀析出)。如何解释这些现象呢?对于上述无明显现象的结论,可从以下三个不同角度加以说明。

一、假设反应角度

如果有同学认为会出沉淀,则一定是碳酸钙沉淀。但是,二氧化碳要形成碳酸钙沉淀,必须先和水反应生成碳酸。碳酸和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀的同时,同时会生成HCl。但是我们知道,利用碳酸钙和盐酸反应会生成碳酸(快速分解为二氧化碳和水)和氯化钙。因此假设生成了碳酸钙和盐酸,溶液中的盐酸又会和碳酸钙又会发生反应,所以碳酸和氯化钙不会发生反应。

这是初中化学所设计的逻辑,这个逻辑建立在正反应很容易发生,逆反应就不容易。但是这个逻辑的基础就是同学们了解碳酸钙和盐酸的基础上,但是碳酸钡,亚硫酸钙,亚硫酸钡能不能溶于盐酸,这需要查阅进一步的资料。因此,这种逻辑不具有更大的使用范围。

二、宏观性质角度

一个化学反应的发生必须遵循必要的规律和要求。比如:两物质发生化学反应,需要从性质的角度存在基本矛盾(酸碱矛盾,氧化还原矛盾,溶解性矛盾),如果两物质不存在矛盾,或者这种矛盾并不强烈,则反应很难发生。

二氧化碳具有酸性,但是氯化钙是强酸强碱盐,没有碱性,因此用广义的酸碱理论判断两者不反应。二氧化碳具有氧化性,但是二氧化碳在常温下氧化性很弱。同时氯化钙不具有还原性(氯离子的还原性极弱,不应考虑),因此两者不会发生氧化还原反应。而碳酸制取盐酸违反了“弱酸是不能制强酸”的规律。从这个角度来看,整个体系没有典型的矛盾,因此该不会发生反应。

三、微观粒子角度

如果要生成碳酸钙沉淀,从沉淀生成的Ksp角度认识,需要钙离子浓度与溶液中碳酸根粒子浓度的乘积达到Ksp的要求才能够生成沉淀。二氧化碳溶解度不大,通入溶液中生成碳酸是不完全的可逆反应。再加上生成的碳酸是二元弱酸,电离能力很差,而且需要两步电离才能得到碳酸根。这么多因素的影响,使得溶液中碳酸根的浓度极小。受制于盐在溶液中溶解度的影响,溶液中钙离子、钡离子的浓度也不可能无限大,因此,使得离子浓度的乘积无法达到Ksp的要求,所以不能形成沉淀。

四、综合评价与讨论

三种方法的应用范围是逐渐扩大的。假设反应的角度需要知道正逆反应中有一个是必然发生的,而宏观性质分析应用范围要广的多。但是化学中很多规律并不是永远适用的,而且存在着不同矛盾同时存在的情况,这时候那种矛盾占有主导地位就需要具体分析。比如H₂S+CuCl₂=2HCl+CuS↓就违反了强酸制取弱酸的规律。比如碳酸与氯化钙生成碳酸钙和盐酸,就存在着生成沉淀和生成弱酸制强酸的冲突,如何权衡这种矛盾也是需要技巧的。

微观粒子角度不光给我们提供了分析方法,还给我们提供了改变方法。由于我们知道溶液中碳酸根浓度过低导致不能形成沉淀,那么增加碳酸根浓度,比如增加压强导致二氧化碳的浓度增加,增大pH值使得碳酸的电离程度增加,就可能导致碳酸钙沉淀的出现。这也是反应原理需要解决的问题。