浅谈强酸制弱酸的应用范围

◎赵金莲

用一种较强的酸可以制备一种较弱的酸，是中学化学较为常见的现象，一般把这条规律总结为“强酸制弱酸”，该规律是复分解反应的一项重要应用。比如在初中化学就已经学习过将醋酸滴到大理石上制得二氧化碳气体，说明醋酸的酸性大于碳酸，高中也学习了二氧化硫的实验室制法，用相对较强的硫酸与亚硫酸钠反应，也说明硫酸的酸性大于亚硫酸。但是随着学习的深入和在做题的过程中，发现有许多同学对该规律的应用范围理解不够，出现了机械套用的现象。

一、问题提出

比如说在人教版化学必修1课本中提到漂白粉或漂粉精中Ca（ClO）2能与空气中的CO2和水蒸气发生如下反应：Ca（ClO）2＋CO2＋H2O＝CaCO3↓ ＋2 HClO。学生很自然地认为碳酸的酸性强于次氯酸，因此认为漂白液中的 NaClO也能与空气中的CO2和水蒸气发生反应，类推的化学方程式为：2 NaClO＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋2 HClO。很明显这个化学方程式错误的，这两个反应不同的地方在于前者生成了难溶物碳酸钙沉淀，而后者没有。学生很疑惑，为什么同样是酸和盐反应，为什么前者是碳酸钙，后者是碳酸氢钠呢？

二、理论分析

实际上，强酸制弱酸这条规律的提出是根据相对容易电离的酸提供了氢离子与酸性更弱的酸的酸根离子结合而得出的。根据资料得知H2CO3的电离平衡常数为Ka1＝4.3×10－7，Ka2＝5.6×10－11，HClO的电离平衡常数为Ka1＝4.7×10－8，可以推出酸性由强到弱的顺序为：H2CO3＞HCIO＞HCO－3，也就是说碳酸根结合H＋的能力大于次氯酸根。

但是次氯酸钙与CO2的反应中存在两个平衡：电离平衡和沉淀溶解平衡。如下：

而NaCIO与CO2反应时，其产物中无沉淀物生成，这个反应只存在电离平解，根据酸的电离常数可推出NaCIO＋CO2＋H2O＝NaHCO3＋HCIO。溶液中电离出的结合H＋的能力大于CIO－，因此产物应为 NaHCO3和 HCIO。

在教学过程中，还遇到一道类似的题，写出往Na2S溶液中分别通入少量CO2和过量CO2的化学方程式。查阅资料H2S的电离平衡常数为Ka1＝1.5×10－7，Ka2＝7.1×10－15，可推导出酸性由强到弱的顺序为：H2CO3＞H2S＞HCO－3＞HS－。由于该反应没有生成难溶物，因此只需考虑电离平衡，即可按照“强酸之弱酸”的规律推导：

2 Na2S＋CO2（少量）＋H2O＝Na2CO3＋2 NaHS

Na2S＋2 CO2（过量）＋2 H2O＝2 NaHCO3＋H2S

三、结论与启示

从以上举例均可看出，“强酸制弱酸”的经验规律有一定的局限性。当该反应中只存在电离平衡时，可以按“强酸制弱酸”的规律进行推导，但当反应中还存在沉淀溶解平衡参与竞争时，就必须先考虑生成难溶物，比如说将H2S通入CuSO4溶液中可以生成强酸H2SO4和不溶于酸的难溶物CuS，正是生成了难溶物CuS从体系中脱离出，否则该反应不可能发生。因此，“强酸制弱酸”的原理并不是万能的，需要深入理解。