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mlk008木蟲 (正式寫手)
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關(guān)于飽和二氧化碳溶液和飽和碳酸溶液的探討 已有6人參與
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飽和二氧化碳溶液：1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、室溫下，二氧化碳在水中的溶解度為0.1449g/100mL，即二氧化碳的飽和溶解度為0.033mol/L，pH為5.6（http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=3533149，樓主愚笨，不知怎么算的） 飽和碳酸溶液：看到分析書上說同樣條件下碳酸飽和水溶液的濃度約為0.040mol/L，pH為3.89。 很顯然，飽和碳酸溶液應(yīng)該是過飽和的二氧化碳溶液；又知道二氧化碳在水中只有1~4%轉(zhuǎn)化成碳酸（http://wenda.so.com/q/1371237605063690?src=110），其余以水合二氧化碳存在，假設(shè)有1%轉(zhuǎn)化成碳酸，那么飽和碳酸中需要通入的二氧化碳量為：0.040/0.01=4mol/L，這個數(shù)值是二氧化碳飽和溶解度的121.21倍。 所以： 1）要怎樣才能夠達到如此過飽和的二氧化碳溶液（是不是我算的有問題）？ 2）這個結(jié)果是意味著要在121.21個大氣壓下才能完成么？ 3）如果是，那當(dāng)密封環(huán)境突然打開，里面大量的水合二氧化碳在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下是否會噴射而出？ 4）二氧化碳在水中是否一直只有1~4%轉(zhuǎn)化為碳酸，不管外界條件如何？ 5）啤酒、汽水中的碳酸溶解度不知道一般是多少？ [ Last edited by sddtc888 on 2013-9-3 at 22:13 ] |
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樓主的計算有問題。在1atm(應(yīng)指CO2的壓力）下，CO2飽和溶液濃度是0.034mol/L. Ka1 = 4.45x10(-7)。這樣算下來，pH為3.9左右。 注意自然條件下，CO2的分壓是很小的。按照亨利定律，自然條件下（1atm），CO2的分壓很小，在水中的溶解度遠(yuǎn)小于0.034mol/L。這個時候的pH為5.6. 樓主看書還很認(rèn)真。 |
5樓2013-09-03 23:41:39
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二氧化碳溶解度數(shù)據(jù)是從網(wǎng)上找資料得來的，這個應(yīng)該不會錯，而且0.1449g/100mL的溫度條件為25度，壓力為“當(dāng)氣體壓強與水蒸氣壓強之和為0.101MPa時,溶解于100mL水中的氣體質(zhì)量（g）”，那就是相當(dāng)于CO2溶解度為0.033mol/L。當(dāng)然資料中還包括其他溫度下的溶解度數(shù)據(jù)。 倒是那個飽和碳酸溶液，是從華東理工大學(xué)化學(xué)系和四川大學(xué)化工學(xué)院編的《分析化學(xué)》（第五版）的例題中得來的，原文如下： 已知室溫下H2CO3的飽和水溶液濃度約為0.040mol/L，試求該溶液的pH。 所以這句話導(dǎo)致了和前面CO2溶解度不符，才有了疑問。莫非這例題中H2CO3的數(shù)據(jù)是隨便編的？ |
6樓2013-09-04 08:45:52
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在空氣中，CO2的含量約為0.03%�？梢园春嗬蓙砉浪阍谡？諝夥障�，CO2在水中的溶解度為0.034x0.03%。從這個濃度出發(fā)，可以容易滴算出[H+]=2.13x10-6 mol/L。換成pH則為5.67。這里容易弄混淆的是CO2的壓力（或者說是分壓）。 這個pH值也是“氯化鈉提純”實驗（大家都應(yīng)該做過）中和那一步所需要達到的數(shù)值。有些書中，把pH定位4-5。我覺得偏低了些，可能認(rèn)為飽和CO2溶液pH等于3.9（PCO2= 1atm）。在我們做這個實驗時，飽和CO2（這個也叫飽和）溶液的pH值為5.67。這樣看來，氯化鈉提純實驗中，中和那一步的pH定在5-6，較為合理。 |
8樓2013-09-04 08:56:54
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0.101MPa也就是1atm。關(guān)鍵是對“氣體壓強與水蒸氣壓強”的定義（或者說是理解）。這個大氣是指空氣嗎？我覺得不是。這里的大氣指的是CO2而不是空氣！由于水蒸汽壓相對很小，因此這1atm主要是CO2產(chǎn)生的。 凡是說室溫下碳酸的飽和水溶液濃度為0.033（或0.040,相差不大，可能來自數(shù)據(jù)誤差）mol/L，都應(yīng)該指CO2的壓力是1atm。這個時候pH等于3.9. 正常大氣條件下，CO2的飽和溶液的濃度要遠(yuǎn)小于0.033mol/L.這個時候pH為5.7. 很多碳酸飲料包括啤酒，含有較高濃度的CO2，它們是在加壓條件下制得的。（當(dāng)然這也符合亨利定律。）所以這些飲料是要密封的。當(dāng)外界溫度升高時（比如從冰箱中將飲料拿出來），CO2溶解度降低，CO2就會從溶液中逸出。加入外界溫度過高時，而密封的容器耐壓強度不好，會導(dǎo)致容器破裂。以前有過啤酒炸裂商人的報道。 |
9樓2013-09-04 09:45:51
mlk008
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