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碳酸理化性质

2018/06/19426 作者:佚名
导读:碳酸物理性质 碳酸酸性极低,其饱和水溶液pH约为5.6,其水溶液显酸性故可以使指示剂变色(可以使石蕊溶液变红色)。 碳酸化学性质 结构简式:HO—CO—OH在CO₂溶于水时形成。 纯的碳酸以C(OH)4存在是个不稳定的晶体,遇水剧烈分解。 碳酸是一种二元酸,其电离分为两步: H₂CO₃ ⇌ HCO₃- H ; Ka1 = 4.2×10-7 mol/L; pKa1 = 6.38(25 °C) HCO

碳酸物理性质

碳酸酸性极低,其饱和水溶液pH约为5.6,其水溶液显酸性故可以使指示剂变色(可以使石蕊溶液变红色)。

碳酸化学性质

结构简式:HO—CO—OH在CO₂溶于水时形成。

纯的碳酸以C(OH)4存在是个不稳定的晶体,遇水剧烈分解。

碳酸是一种二元酸,其电离分为两步:

H₂CO₃ ⇌ HCO₃- H Ka1 = 4.2×10-7 mol/L; pKa1 = 6.38(25 °C)

HCO3-⇌ CO32- H Ka2 = 5.61×10-11 mol/L; pKa2 = 10.25 (25 °C)

需要注意的是,以上所述值并不适用于实际估算碳酸的酸性,因为单个碳酸分子的酸性比醋酸和甲酸都要强。实际上,碳酸分子只出现在二氧化碳和水的动态平衡中,其浓度比二氧化碳低得多,故酸度实际上较低。

化学反应

生成和分解

CO2溶于水生成碳酸,方程式为:CO2 H2O⇌H2CO3

碳酸不稳定、易分解,分解生成CO2和H2O,方程式为:H2CO3⇌H2O CO2

两种情况同时存在,达到动态平衡,方程式用“⇌”表示

复分解反应

在实验室里,二氧化碳常用稀盐酸与大理石(或石灰石,主要成分都是碳酸钙)反应来制取。反应的化学方程式可以表示如下:

三维模型 CaCO3 2HCl = CaCl2 H2CO3(两种化合物互相交换成分)

碳酸不稳定容易分解成二氧化碳和水 H₂CO3⇌H2O CO2

总的方程式是:

CaCO₃ 2HCl=CaCl2 H2O CO2↑ (反应有气体和水生成)

酸性

碳酸是二元弱酸,会分步电离,有微腐蚀性。

H2CO3⇌HCO3- H

HCO3-⇌CO32- H

碳酸显酸性,会使紫色石蕊试液变成红色。二氧化碳在溶液中大部分是以微弱结合的水合物形式存在,只有一小部分形成碳酸(H2CO3)——饱和CO2溶液中只有1%的CO2与H2O化合成碳酸。在常温时,CO2 :H2CO3为600 :1。碳酸的热稳定性很差。碳酸加热时全部分解并放出二氧化碳。碳酸在碱的作用下,能生成酸式碳酸盐M(HCO3)2和碳酸盐MCO3(M代表二价金属)。许多金属的酸式碳酸盐的溶解度稍大于正盐,其溶解度和Pco2(二氧化碳分压)有关。Pco2大,碳酸盐溶解于水;Pco2小(或升温),析出碳酸盐,自然界的钟乳石就是这样形成的。硬水加热软化就是因为生成了碳酸盐沉淀。所有的酸式碳酸盐受热均分解为CO2和相应的正盐。

已制备出纯碳酸(碳酸晶体),但条件非常苛刻,要保存在绝对无水的条件下,不然纯碳酸会剧烈分解。

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