哇,高考
某些地方刻意模仿了某京大学教授李某威的文笔,侵权勿究。
酸去掉一个氢离子后得到的离子称为该酸的共轭碱,从名字可以看出,其在水中显碱性,原因需要从水解反应得出。
水解反应本质是物质与水反应导致水分子分解的过程。以碳酸的共轭碱 \(HCO_3^{2-}\) 为例,其在水中会夺取 \(H^{+}\),结合成 \(H_2CO_3\),使得水中 \(OH\) 浓度增大,显碱性。
但是这个理论看上去就很说不通,\(H_2CO_3\) 依然会在水中电离成 \(H^{+}\) 和 \(HCO_3^{-}\),如此循环往复。实则不然,电离和水解的反应速率并非完全相同,考虑酸的电离实际上是 \(HA\) 电离为 \(H^{+}\) 和 \(A^{-}\),将电离速率表示为 \(\frac{|H||A|}{|HA|}\)(电离常数),电离常数大意味着在水中的电离程度高(将几乎能完全电离的酸称为强酸)。碳酸是极弱的酸,因此电离速率不大。
虽不大,但是仍远高于碳酸氢根的水解速率,这样来说碳酸氢根仍不应该呈碱性。不过不难发现,溶液任意时刻都是 \(OH^{-}\) 离子多于未电解的 \(H^{+}\) 离子,因此呈碱性。同理,对碳酸溶液酸性的分析也是如此。
可能比较牵强,不过无所谓。
非常重要的事实:共轭碱的碱性与酸的酸性呈反比。典型的强酸有:盐酸、硫酸、硝酸。
万事俱备,来看文章起因的一道题中提到的反应:碳酸钙和硫酸氢钙生成硫酸钙和水和二氧化碳。
不妨认为反应的生成物是硫酸钙和碳酸。首先硫酸氢钙在水中完全电离出硫酸根、氢离子、钙离子,碳酸根的碱性很强(碳酸是弱酸),因此对 \(H^{+}\) 的吸引力很强,于是 \(H^{+}\) 与碳酸根结合(此处与金属活动性无关),硫酸根离子进而和钙离子结合。
令人疑惑的地方是硫酸根为何选择钙离子结合而非水中原有的氢离子,考虑离子结合的本质是离子受到静电力的作用,从此出发思考即可。
氧化数和化合价大致相同。