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]在溶解性表中相應的符號是“溶、揮”，存在與多種生成物之間的指代關系不明確的問題。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的符號只對應H2CO3這一生成物。再通過分析論證，進一步得出H2CO3只具有可溶性，不具有揮發性，因此建議將H+與CO[2-3]組合在溶解性表中的相應符號改為“溶（或）-”。

[關鍵詞]溶解性表;H+與CO[2-3];符號問題

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

現行中學化學教材中的部分酸、堿和鹽的溶解性表（下稱溶解性表）中H+與CO32-組合相應的符號是“溶、揮”。根據表中的含義可知，“溶、揮”表示其對應的物質具有可溶性和揮發性。

然而，在教學實踐中我們發現，這種表述存在以下幾點問題。

一、符號與生成物的指代關系不明確

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

那么，“溶、揮”表示哪一種物質的性質或哪幾種物質的性質呢？還是表示所有物質的性質呢？

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

②如果表示H2CO3的性質，則說明H2CO3既具有可溶性，又具有揮發性。

③如果表示CO2的性質，則說明CO2既具有可溶性，又具有揮發性。

④如果表示H2CO3和CO2的性質，則可能表示H2CO3具有可溶性，CO2具有揮發性。

……

顯然，HCO3-是沒有揮發性的，如果以此表示HCO3-的性質，則說明表中的敘述錯誤。由于符號與生成物之間的指代關系不明確，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，因為并沒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中更便于應用，對于其中的符號與生成物之間的指代關系必須有一個明確的條件限制。

溶解性表在初中化學教材中就出現了。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的，而且與中學化學教材中的知識內容是相適應的。這就決定了溶解性表中的物質一定是中學化學教材中的一些常見的物質。

在此，為了便于討論，我們將一種陽離子與一種陰離子結合在一起，稱作離子組合。

如果從不同角度仔細審視溶解性表，就會發現表中能用溶解性符號（包括揮發性符號）表示的物質通常符合下列條件：

（1）從物質的種類來說，每一種離子組合，只對應一種常見的酸或堿或鹽（正鹽）。

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

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

例如，Fe3+與OH-的組合只對應Fe（OH）3一種物質，它是中學化學中常見的一種堿，因其難溶，故可用其相應的溶解性符號“不”來表示（從物質的組成和構成角度也可以解釋）。又如，Fe3+與CO32-的組合，在實際反應中生成Fe（OH）3和CO2兩種物質，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和常見的揮發性物質CO2，但不能用相應的符號“不”或“揮”來表示（從物質的組成和構成角度也可以解釋）。

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

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

二、關于H2CO3的揮發性問題

H2CO3是否具有揮發性呢？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，CO2的飽和水溶液中，H2CO3與CO2的分子數之比約為1︰600[1]，CO2的濃度約為0.033 mol·L-1（其中包含了轉化成H2CO3的CO2）。而H2CO3的濃度約為5.5×10-5 mol·L-1（20℃時，H2CO3的濃度與此數值相近），當大于這個數值時就會發生分解。假如有H2CO3從水中揮發至空氣中，揮發出的是純凈的H2CO3，其濃度遠大于5.5×10-5 mol·L-1，因此就會分解成CO2和H2O。也就是說，H2CO3不能變為蒸汽，即H2CO3沒有揮發性。在一些資料[2] 中，作者也持有相同觀點。

當鹽酸與Na2CO3溶液混合時，在混合液中存在平衡關系：H++CO32-[?]HCO3- [+H+-H+]H2CO3[?]CO2+H2O。在一定條件下，混合液中會有氣體放出，是因為先后發生了以下反應：2H++CO32-=H2CO3 ，H2CO3 = CO2↑ + H2O ， 放出了CO2 氣體。

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

三、H+與CO32-相應符號的合理表示

根據上述內容可知，H2CO3在溶解性表中的符號，不應該用“溶、揮”來表示，而應該用“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，這些物質應該用怎樣的符號來表示呢？

由上述平衡關系可知，H2CO3與CO2和H2O是共存的，有H2CO3就有CO2和H2O，它們之間是相互轉化、相互依存的。在鹽酸與Na2CO3溶液的反應中，先生成H2CO3，因H2CO3不穩定，絕大部分會分解成CO2和H2O，從而形成了平衡關系和共存關系。可以認為，CO2和H2O不是H+與CO32-直接反應的產物，而是H2CO3分解的產物。因此，對于CO2和H2O的符號在此不予置評。

當少量稀鹽酸逐滴、緩慢地滴入到 Na2CO3溶液中時，若n（H+）[? ]n（CO32-），則生成HCO3- ，而不會生成H2CO3。因為CO32- 結合H+生成HCO3-的趨勢，遠遠大于HCO3- 結合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。當大量的濃（或較濃）的鹽酸與少量Na2CO3溶液混合時，只可能生成H2CO3，而不可能生成HCO3- 。因為當生成HCO3- 時，它就會與周圍大量的H+結合生成H2CO3（隨后分解）。

也就是說，H+與CO32-的生成物隨著反應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，相應的符號建議用“溶（或）-”來表示。這樣，不僅更加合理，更加科學，而且避免了符號“溶、揮”對教學產生的誤導。

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

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

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

（責任編輯? ? 羅? ?艷）