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mlk008木虫 (正式写手)
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关于饱和二氧化碳溶液和饱和碳酸溶液的探讨 已有6人参与
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饱和二氧化碳溶液：1个标准大气压、室温下，二氧化碳在水中的溶解度为0.1449g/100mL，即二氧化碳的饱和溶解度为0.033mol/L，pH为5.6（http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=3533149，楼主愚笨，不知怎么算的） 饱和碳酸溶液：看到分析书上说同样条件下碳酸饱和水溶液的浓度约为0.040mol/L，pH为3.89。 很显然，饱和碳酸溶液应该是过饱和的二氧化碳溶液；又知道二氧化碳在水中只有1~4%转化成碳酸（http://wenda.so.com/q/1371237605063690?src=110），其余以水合二氧化碳存在，假设有1%转化成碳酸，那么饱和碳酸中需要通入的二氧化碳量为：0.040/0.01=4mol/L，这个数值是二氧化碳饱和溶解度的121.21倍。 所以： 1）要怎样才能够达到如此过饱和的二氧化碳溶液（是不是我算的有问题）？ 2）这个结果是意味着要在121.21个大气压下才能完成么？ 3）如果是，那当密封环境突然打开，里面大量的水合二氧化碳在标准大气压下是否会喷射而出？ 4）二氧化碳在水中是否一直只有1~4%转化为碳酸，不管外界条件如何？ 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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二氧化碳溶解度数据是从网上找资料得来的，这个应该不会错，而且0.1449g/100mL的温度条件为25度，压力为“当气体压强与水蒸气压强之和为0.101MPa时,溶解于100mL水中的气体质量（g）”，那就是相当于CO2溶解度为0.033mol/L。当然资料中还包括其他温度下的溶解度数据。 倒是那个饱和碳酸溶液，是从华东理工大学化学系和四川大学化工学院编的《分析化学》（第五版）的例题中得来的，原文如下： 已知室温下H2CO3的饱和水溶液浓度约为0.040mol/L，试求该溶液的pH。 所以这句话导致了和前面CO2溶解度不符，才有了疑问。莫非这例题中H2CO3的数据是随便编的？ |
6楼2013-09-04 08:45:52
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在空气中，CO2的含量约为0.03%。可以按亨利定律来估算在正常空气氛下，CO2在水中的溶解度为0.034x0.03%。从这个浓度出发，可以容易滴算出[H+]=2.13x10-6 mol/L。换成pH则为5.67。这里容易弄混淆的是CO2的压力（或者说是分压）。 这个pH值也是“氯化钠提纯”实验（大家都应该做过）中和那一步所需要达到的数值。有些书中，把pH定位4-5。我觉得偏低了些，可能认为饱和CO2溶液pH等于3.9（PCO2= 1atm）。在我们做这个实验时，饱和CO2（这个也叫饱和）溶液的pH值为5.67。这样看来，氯化钠提纯实验中，中和那一步的pH定在5-6，较为合理。 |
8楼2013-09-04 08:56:54
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0.101MPa也就是1atm。关键是对“气体压强与水蒸气压强”的定义（或者说是理解）。这个大气是指空气吗？我觉得不是。这里的大气指的是CO2而不是空气！由于水蒸汽压相对很小，因此这1atm主要是CO2产生的。 凡是说室温下碳酸的饱和水溶液浓度为0.033（或0.040,相差不大，可能来自数据误差）mol/L，都应该指CO2的压力是1atm。这个时候pH等于3.9. 正常大气条件下，CO2的饱和溶液的浓度要远小于0.033mol/L.这个时候pH为5.7. 很多碳酸饮料包括啤酒，含有较高浓度的CO2，它们是在加压条件下制得的。（当然这也符合亨利定律。）所以这些饮料是要密封的。当外界温度升高时（比如从冰箱中将饮料拿出来），CO2溶解度降低，CO2就会从溶液中逸出。加入外界温度过高时，而密封的容器耐压强度不好，会导致容器破裂。以前有过啤酒炸裂商人的报道。 |
9楼2013-09-04 09:45:51
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