二氧化碳与次氯酸盐反应产物的探讨

CO2与次氯酸盐反应产物的探讨高三化学组如何理解NaClO与Ca(ClO)2的溶液中分别通少量CO2的反应差异?【反应】1、次氯酸钠溶液在空气中变质：NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO2、次氯酸钙在空气中变质：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO【问题】查资料可知，K（HClO）=2.90×10-8，K（H2CO3）=4.45×10-7，K（HCO3-）=4.69×10-11，由此可知酸性：H2CO3HClOHCO3-，按照“强酸制弱酸”的原则，向次氯酸盐溶液中通入CO2，无论CO2是否过量只能生成次氯酸和碳酸氢盐。但是由以上反应可知次氯酸钙和少量二氧化碳反应生成碳酸钙，次氯酸钠和少量二氧化碳反应却生成碳酸氢钠，为什么不同？【理论探讨】通过标准吉布斯自由能进行探讨，结果如下：通过计算发现在298K（常温）时，Ca（ClO）2与CO2反应生成CaCO3的趋势远大于生成Ca(HCO3)2的趋势。在298K即常温时，NaClO与CO2反应生成NaHCO3的趋势远大于生成Na2CO3的趋势。【认识】通过讨论，大家一致认为出现上述现象的原因主要是CaCO3的溶度积较小（Ksp=8.7×10-9）。在上述实验中，c（Ca2+）=0.1mol/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。总之，利用电离平衡常数的大小、确定酸的强弱及“强酸制弱酸”规律是高中阶段学生判断酸与盐反应产物的一种重要方法。该方法简便易行，适用范围较广，但是这一规律并不是万能的，如前面所述CO2反应产物除了与其电离平衡常数大小有关外，还与生成盐的溶度积等生成物自身性质密切相关，我们不能仅从电离平衡常数的大小来判断。【结论】次氯酸钠溶液中无论通入少量或是足量的CO2，都是生成NaHCO3。【进一步思考】如果是二氧化硫代替二氧化碳反应有该如何？对次氯酸钠SO2气体少量时，3NaClO+SO2+H2O=Na2SO4+2HClO+NaClSO2气体过量时，SO2+NaClO+H2O=H2SO4+NaCl对次氯酸钙SO2不过量：3Ca(ClO)2+2SO2+2H2O=2CaSO4+CaCl2+4HClOSO2气体过量：Ca(ClO)2+2SO2+2H2O=CaSO4+2HCl+H2SO4