2.2 关于Ca(HCO3)2沉淀的探讨

“问题”一文中指出:“‘NaHCO3与CaCl2、BaCl2等不反应’,这也是教师不去查证的结果,由于碳酸氢钙和碳酸氢钡能溶于水,但溶解度并不是很大,所以当二者的浓度稍大,就会明显地看到白色沉淀。”

NaHCO3与CaCl2、BaCl2反应的确能得到白色浑浊,究竟是不是Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2,我认为需要考证。“问题”一文中称“溶解度并不是很大”,我翻遍《兰氏化学手册》和《化学数据速查手册》[9]竟然找不到碱土金属的碳酸氢盐的踪影,更不用说它们的物理性质和热力学参数了。可见,迄今为止尚未有人从水溶液中分离出Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2等碱土金属的碳酸氢盐,但是几乎所有的化学教材却都承认Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2的存在,如大学无机化学教材中就有这样的描述:“碱土金属的硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、醋酸盐、酸式碳酸盐、酸式草酸盐、磷酸二氢盐易溶”[10]。我认为,我们与其信其无,不如信其有,这正像我们还没有分离出H2CO3,但仍然相信有这种物质的存在。如果这种沉淀是Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2,那么我们得到Ca(HCO3)2和Ba(HCO3)2应该是很容易的事情,按理也就可以获得它们的物理性质的数据,但这又与上述手册中的具体表现是有出入的。

因此,我认为这种沉淀最有可能是CaCO3(或BaCO3)。因为在NaHCO3溶液中存在以下三个化学平衡:

H2OH++OH-,HCO3-H++CO32-,HCO3-+H2OH2CO3+OH-。

已知25℃时,0.1mol·L-1的NaHCO3溶液的pH值为8.3,H2CO3的电离常数K1=4.3×10-7,K2=5.61×10-11[11],CaCO3的溶度积常熟Ksp=4.96×10-9[12]。因此有:

c(H+)=10-8.3mol·L-1,c(OH-)=10-6.7mol·L-1。

设c(HCO3-)=x mol·L-1,c(CO32-)=y mol·L-1,c(H2CO3)=z mol·L-1,则有:

c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=x+y+z=0.1,

c(H+)·c(CO32-)/c(HCO3-)= 10-8.3×y/x=K2=5.61×10-11,

c(H2CO3)·c(OH-)/c(HCO3-)=z×10-6.7/x=Kw/K1=10-14/(4.3×10-7)。由此可以得到:

x=c(HCO3-)=8.86×10-2mol·L-1,y=c(CO32-)=9.92×10-4mol·L-1,z=c(H2CO3)=1.04×10-2mol·L-1。

假设在3mL 0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中滴入1滴(以1/20 mL计)0.1mol·L-1的CaCl2溶液,则有:

c(Ca2+)= [0.1mol·L-1 ×(1/20)mL]/3mL=1.67×10-3mol·L-1,

c(Ca2+)·c(CO32-)=1.67×10-3a×9.92×10-4=1.66×10-7>>Ksp= 4.96×10-9。

从计算的角度看,向0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中滴加1滴0.1mol·L-1的CaCl2就能产生CaCO3沉淀。

2.1 关于原子半径的探讨

“问题”一文中指出:“‘在进行原子或离子半径大小比较时,电子层数越多半径越大’。只要查一下有关半径的数据,就会发现一般IA和IIA的原子半径都比其下一周期的VIA、VIIA的原子半径大,显然电子层数越多半径越大的结论有点想当然。”

“电子层数越多半径越大”这个命题本身有致命的弱点我们暂且不论,但我认为,这一命题至少在一定条件下是成立的。考虑问题是需要条件的,没有条件,命题要么就是真理,放之四海皆受用,要么就是没有任何用处。命题如果没有条件,或许更有断章取义的嫌疑。

如果给上述命题加上合理的条件也未尝不可,如“一般情况下,电子层数越多半径越大”,显然,这些描述对于教师来说意义不大,但是对于学生来说并不是没有意义的,至少能让他们认识到这样一种规律的存在,但又不是确凿无疑的,还有继续考证的必要。如教材中的描述:“碱金属元素的原子,其最外电子层上都只有1个电子,随着核电荷数的增多,它们的电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大”[5],这一结论同样可以推广到其他各主族元素的原子半径比较。

此外,原子半径的标度很多,各种不同标度的原子半径显然不同,甚至差别可能很大。通常书籍上记载的原子半径往往是通过测定结构的实验方法进行计算而得到的,但是它同样仍有三种基本形式:一是“共价半径”,由共价分子或原子晶体中原子的核间距计算而得;二是“范德华半径”,由共价分子之间的最短距离计算而得;三是“金属半径”,由金属晶体中原子的最短核间距计算而得。一般说来,共价半径较小,金属半径居中,范德华半径最大[6]。原高中化学教材中也曾以脚注的方式指出:“稀有气体元素的原子半径测定与相邻非金属元素的依据不同,数字不具有可比性,故不列出。”[7]这一表述中其实也隐含了金属原子与非金属原子半径的测定方式也不尽相同。如在国际上享有盛誉的《兰氏化学手册》[8]中所载的原子半径绝大多数是金属的原子半径,氢、氮、氧、氯、溴、碳、砷、碘等非金属元素则没有列出原子半径,而它们的半径则列在共价半径栏目中。显然,把3种不同概念的原子半径混为一谈是毫无意义的。换言之,比较不同原子的相对大小,取用的数据来源必须一致。

 0  250572  250580  250586  250590  250596  250598  250602  250608  250610  250616  250622  250626  250628  250632  250638  250640  250646  250650  250652  250656  250658  250662  250664  250666  250667  250668  250670  250671  250672  250674  250676  250680  250682  250686  250688  250692  250698  250700  250706  250710  250712  250716  250722  250728  250730  250736  250740  250742  250748  250752  250758  250766  447090 

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