H+與CO[2-3在溶解性表中的符號問題

劉旺林

[摘? ?要]H+與CO[2-3]在溶解性表中相應(yīng)的符號是“溶、揮”，存在與多種生成物之間的指代關(guān)系不明確的問題。為此，引入符號條件，得出H+與CO[2-3]組合在溶解性表中相應(yīng)的符號只對應(yīng)H2CO3這一生成物。再通過分析論證，進(jìn)一步得出H2CO3只具有可溶性，不具有揮發(fā)性，因此建議將H+與CO[2-3]組合在溶解性表中的相應(yīng)符號改為“溶（或）-”。

[關(guān)鍵詞]溶解性表;H+與CO[2-3];符號問題

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）05-0063-02

現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材中的部分酸、堿和鹽的溶解性表（下稱溶解性表）中H+與CO32-組合相應(yīng)的符號是“溶、揮”。根據(jù)表中的含義可知，“溶、揮”表示其對應(yīng)的物質(zhì)具有可溶性和揮發(fā)性。

然而，在教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，這種表述存在以下幾點(diǎn)問題。

一、符號與生成物的指代關(guān)系不明確

我們知道，H+與CO32-的生成物有HCO3-、H2CO3、CO2和H2O等多種物質(zhì)。

那么，“溶、揮”表示哪一種物質(zhì)的性質(zhì)或哪幾種物質(zhì)的性質(zhì)呢？還是表示所有物質(zhì)的性質(zhì)呢？

①如果表示HCO3-的性質(zhì)，則說明HCO3-（如NaHCO3）既具有可溶性，又具有揮發(fā)性。

②如果表示H2CO3的性質(zhì)，則說明H2CO3既具有可溶性，又具有揮發(fā)性。

③如果表示CO2的性質(zhì)，則說明CO2既具有可溶性，又具有揮發(fā)性。

④如果表示H2CO3和CO2的性質(zhì)，則可能表示H2CO3具有可溶性，CO2具有揮發(fā)性。

……

顯然，HCO3-是沒有揮發(fā)性的，如果以此表示HCO3-的性質(zhì)，則說明表中的敘述錯(cuò)誤。由于符號與生成物之間的指代關(guān)系不明確，而且在教材和教參中也都沒有明確的敘述，因此，對于每一種可能，都有其存在的理由，因?yàn)椴]有充分的理由將任何一種可能排除在外。

為了使溶解性表在教學(xué)中更便于應(yīng)用，對于其中的符號與生成物之間的指代關(guān)系必須有一個(gè)明確的條件限制。

溶解性表在初中化學(xué)教材中就出現(xiàn)了。因此，溶解性表中的知識不僅與初中生的接受能力是相適應(yīng)的，而且與中學(xué)化學(xué)教材中的知識內(nèi)容是相適應(yīng)的。這就決定了溶解性表中的物質(zhì)一定是中學(xué)化學(xué)教材中的一些常見的物質(zhì)。

在此，為了便于討論，我們將一種陽離子與一種陰離子結(jié)合在一起，稱作離子組合。

如果從不同角度仔細(xì)審視溶解性表，就會發(fā)現(xiàn)表中能用溶解性符號（包括揮發(fā)性符號）表示的物質(zhì)通常符合下列條件：

（1）從物質(zhì)的種類來說，每一種離子組合，只對應(yīng)一種常見的酸或堿或鹽（正鹽）。

（2）從物質(zhì)的組成和構(gòu)成來說，每一種離子組合中的元素種類和原子數(shù)目必須與相應(yīng)的一種物質(zhì)中的元素種類和原子數(shù)目相同，而且這種物質(zhì)是電中性物質(zhì)。

這兩個(gè)條件叫作可用溶解性符號表示的條件，簡稱符號條件。符號條件從兩個(gè)不同的視角觀察問題，但其結(jié)果是相同的，在具體運(yùn)用中選其中之一即可。

例如，F(xiàn)e3+與OH-的組合只對應(yīng)Fe（OH）3一種物質(zhì)，它是中學(xué)化學(xué)中常見的一種堿，因其難溶，故可用其相應(yīng)的溶解性符號“不”來表示（從物質(zhì)的組成和構(gòu)成角度也可以解釋）。又如，F(xiàn)e3+與CO32-的組合，在實(shí)際反應(yīng)中生成Fe（OH）3和CO2兩種物質(zhì)，不符合符號條件，故不能用溶解性符號來表示。雖然其生成物中有常見的堿Fe（OH）3和常見的揮發(fā)性物質(zhì)CO2，但不能用相應(yīng)的符號“不”或“揮”來表示（從物質(zhì)的組成和構(gòu)成角度也可以解釋）。

根據(jù)符號條件可以確定，表中H+與CO32-組合的相應(yīng)符號“溶、揮”，只表示H2CO3的性質(zhì)，從而排除了表示其他物質(zhì)性質(zhì)的可能。

因此，在溶解性表中，H+與CO32-組合的相應(yīng)符號“溶、揮”，表示H2CO3既具有可溶性，又具有揮發(fā)性。

二、關(guān)于H2CO3的揮發(fā)性問題

H2CO3是否具有揮發(fā)性呢？到目前為止，H2CO3從來也沒有以純酸的形式分離出來過。H2CO3只能在水中存在。25℃時(shí)，CO2的飽和水溶液中，H2CO3與CO2的分子數(shù)之比約為1︰600[1]，CO2的濃度約為0.033 mol·L-1（其中包含了轉(zhuǎn)化成H2CO3的CO2）。而H2CO3的濃度約為5.5×10-5 mol·L-1（20℃時(shí)，H2CO3的濃度與此數(shù)值相近），當(dāng)大于這個(gè)數(shù)值時(shí)就會發(fā)生分解。假如有H2CO3從水中揮發(fā)至空氣中，揮發(fā)出的是純凈的H2CO3，其濃度遠(yuǎn)大于5.5×10-5 mol·L-1，因此就會分解成CO2和H2O。也就是說，H2CO3不能變?yōu)檎羝?，即H2CO3沒有揮發(fā)性。在一些資料[2] 中，作者也持有相同觀點(diǎn)。

當(dāng)鹽酸與Na2CO3溶液混合時(shí)，在混合液中存在平衡關(guān)系：H++CO32-[?]HCO3- [+H+-H+]H2CO3[?]CO2+H2O。在一定條件下，混合液中會有氣體放出，是因?yàn)橄群蟀l(fā)生了以下反應(yīng)：2H++CO32-=H2CO3 ，H2CO3 = CO2↑ + H2O ， 放出了CO2 氣體。

H+與NO3-、H+與Cl-組合相對應(yīng)的物質(zhì)分別是HNO3、HCl，這兩個(gè)物質(zhì)都具有揮發(fā)性，它們從溶液中揮發(fā)出的是HNO3和HCl分子，而H2CO3的水溶液中揮發(fā)出的不是H2CO3分子，而是H2CO3的分解產(chǎn)物CO2。因此，在溶解性表中，不加區(qū)分地用“溶、揮”表示HNO3、HCl和H2CO3的性質(zhì)，不僅是對H2CO3和CO2的混淆，而且是對H2CO3性質(zhì)的誤導(dǎo)，也是對H2CO3的錯(cuò)誤歸類（誤歸為揮發(fā)性酸）。

三、H+與CO32-相應(yīng)符號的合理表示

根據(jù)上述內(nèi)容可知，H2CO3在溶解性表中的符號，不應(yīng)該用“溶、揮”來表示，而應(yīng)該用“溶”來表示。

然而，H2CO3只是H+與CO32-的生成物之一，除了H2CO3之外，還有HCO3- 、CO2和H2O。

那么，這些物質(zhì)應(yīng)該用怎樣的符號來表示呢？

由上述平衡關(guān)系可知，H2CO3與CO2和H2O是共存的，有H2CO3就有CO2和H2O，它們之間是相互轉(zhuǎn)化、相互依存的。在鹽酸與Na2CO3溶液的反應(yīng)中，先生成H2CO3，因H2CO3不穩(wěn)定，絕大部分會分解成CO2和H2O，從而形成了平衡關(guān)系和共存關(guān)系?？梢哉J(rèn)為，CO2和H2O不是H+與CO32-直接反應(yīng)的產(chǎn)物，而是H2CO3分解的產(chǎn)物。因此，對于CO2和H2O的符號在此不予置評。

當(dāng)少量稀鹽酸逐滴、緩慢地滴入到 Na2CO3溶液中時(shí)，若n（H+）[? ]n（CO32-），則生成HCO3- ，而不會生成H2CO3。因?yàn)镃O32- 結(jié)合H+生成HCO3-的趨勢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于HCO3- 結(jié)合H+生成H2CO3的趨勢。假如有H2CO3生成，就會被其周圍大量的CO32-將分子中的1個(gè)H+奪去而生成HCO3- ：CO32-+H2CO3=2HCO3- 。因此，在這種情況下，從理論上來說，只可能生成HCO3- ，而不可能生成H2CO3。當(dāng)大量的濃（或較濃）的鹽酸與少量Na2CO3溶液混合時(shí)，只可能生成H2CO3，而不可能生成HCO3- 。因?yàn)楫?dāng)生成HCO3- 時(shí)，它就會與周圍大量的H+結(jié)合生成H2CO3（隨后分解）。

也就是說，H+與CO32-的生成物隨著反應(yīng)物濃度的變化而變化，有H2CO3和HCO3- 兩種不同的生成物，而HCO3- 不符合符號條件，不能用溶解性符號來表示。

綜上，在溶解性表中，對于H+與CO32-組合，相應(yīng)的符號建議用“溶（或）-”來表示。這樣，不僅更加合理，更加科學(xué)，而且避免了符號“溶、揮”對教學(xué)產(chǎn)生的誤導(dǎo)。

[? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

[1]? 北京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室.無機(jī)化學(xué)（下冊）[M].4版.北京：高等教育出版社，2003.

[2]? 榮鳳賢. 對九年級化學(xué)滬教版教材中部分內(nèi)容的商榷[J]. 化學(xué)教學(xué)，2011（1）：9-10.

（責(zé)任編輯? ? 羅? ?艷）