我们教学中碰到的一个问题,碳铵是一般指碳酸氢铵,不是指碳酸铵。解释说碳酸铵不稳定。那有没有碳酸铵一物质存在呢?

铵碳酸盐_铵碳酸根离子化学式_碳酸铵

碳酸铵,无色半透明坚硬结晶块或粉末。有强烈氨臭。味辛辣。为碳酸氢铵(NH4HCO3)与氨基甲酸铵(NH2COONH4)的混合物。在空气中分解逸出氨和二氧化碳碳酸铵,变成不透明的碳酸氢铵粉末,在60℃时完全挥发。

工业品实际上是碳酸氢铵与氨基甲酸铵的复盐。含氨31%,二氧化碳为56%。溶于水,不溶于乙醇、二硫化碳及浓氨水中。在空气中不稳定,会逐渐变成碳酸氢铵及氨基甲酸铵。

干燥物在58℃下很容易分解,放出氨及二氧化碳。70℃时水溶液开始分解。对光和热均不稳定,稍有吸湿性。

所以一般来说绝对意义上的碳酸铵(NH4)2CO3是不存在的,

一般碳酸铵分为两种,都是混合物,一种是碳酸氢铵和氨基甲酸铵的混合物,

另一种是碳酸氢铵和氨基甲酸羟铵(就是前者的一水合物),

市面上一般买到的是后者,因为后者更稳定。

虽然是混合物,一般试剂公司还是会列出分子量,仅供参考,碳酸铵96,水合碳酸铵157。

可见碳酸铵是一个不常见的二元弱酸弱碱盐。加之它有极为特殊的水解情况,一般不宜出现在中学化学教学中。

但是,2019年高考全国1卷第26题,在95℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中加入NH4HCO3,反应的化学方程式为碳酸铵

NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3。

2019年高考江苏卷化学第19题,将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为,

HCO3- + NH3·H2O= NH4+ + CO32-+ H2O

(或HCO3- + NH3·H2ONH4+ + CO32- + H2O)。

考查这个方程式给教师教学带来了一些麻烦。

那这个方程式是否发生了吗?伍伟夫教授专门讨论了这一问题。

对于1.0 mol·L-1的NH4HCO3与(NH4)2CO3溶液,其中各种离子的实际(平衡)浓度(单位是mol·L-1)如下表:

铵碳酸根离子化学式_碳酸铵_铵碳酸盐

可见,原NH4HCO3溶液是含有大量HCO3-与NH4+离子的溶液(如第一数字行中的红色数字所示)。

而所谓的(NH4)2CO3溶液也是含有大量HCO3-与NH4+离子(如第二数字行中的红色数字所示),同时有大量NH3分子(如第二数字行中的蓝色数字所示)的溶液。

其中的[CO32-]虽然较上一行的数字增大了20多倍,

但最终也只有“0.07835 mol·L-1”(紫色粗体字所示)。

它基本是一个由NH4HCO3与NH3组成的混合溶液。

也可以认为,其中水解反应“NH4++CO32-=HCO3-+NH3”进行的相当彻底。

换一句话说,氨水与NH4HCO3溶液混合,基本上是一个两者混合起来的物理过程。

其中有没有化学反应呢?

当然也有化学变化,从最下一行数字可以看出那些许变化的真实情况。加入较多的氨水后,有3种物质的浓度减少了(红色字体)。有2种物质的量显著增加了(蓝色字体表示,这就是反应的产物)。

从中不难分析出,加入的1.0 mol·L-1氨水中,从溶液微观组成看,只有0.1107mol·L-1的氨(11.1%),参与了如下的两个反应。

其中有0.0403 mol·L-1的NH3参与了反应,

HCO3-+NH3=CO32-+NH4+……(1)

另有0.0704 mol·L-1的NH3参与了反应,

H2CO3+2NH3=CO32-+2NH4+……(2)

从微观过程看,参与反应(2)的NH3,要比参与反应(1)的NH3还要多。

但是,作为描述宏观过程的化学方程式,还是只能写为式(1)。

由于这个氨水与NH4HCO3溶液混合过程中,各物质的相对量变化十分有限。

所谓的(NH4)2CO3溶液,基本上只是一个NH3—NH4+缓冲溶液。

注:参考了伍伟夫教授的博客,致谢!

2020一轮复习汇编

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