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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 无机/物化 » 无机化学 » 关于饱和二氧化碳溶液和饱和碳酸溶液的探讨
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mlk008

木虫 (正式写手)

[交流] 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

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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1楼 2013-09-03 14:01:42
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mlk008

木虫 (正式写手)
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2楼: Originally posted by 忠辉爵士 at 2013-09-03 18:47:27
你拿两个不同来源的数据做相对精确的计算，这本来就是不科学的。

能说的详细点么
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3楼2013-09-03 22:06:51
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木虫 (正式写手)
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4楼: Originally posted by yang7932 at 2013-09-03 23:02:55
没听说过过饱和的碳酸溶液。我想首先您的第一个数据即CO2的溶解度数据从哪里得来的？

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？
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6楼2013-09-04 08:45:52
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木虫 (正式写手)
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5楼: Originally posted by yang7932 at 2013-09-03 23:41:39
楼主的计算有问题。在1atm(应指CO2的压力）下，CO2饱和溶液浓度是0.034mol/L. Ka1 = 4.45x10(-7)。这样算下来，pH为3.9左右。
注意自然条件下，CO2的分压是很小的。按照亨利定律，自然条件下（1atm），CO2的分压很 ...

是这句话我理解错了么：当气体压强与水蒸气压强之和为0.101MPa，这个时候的压强不是1个标准大气压？
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7楼2013-09-04 08:51:02
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木虫 (正式写手)
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9楼: Originally posted by yang7932 at 2013-09-04 09:45:51
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 ...

也就是我刚开始提的那两个问题其实都是在二氧化碳压力为1atm下的数值喽~~~那么看的话就合理了，但是好像还有一条没清楚，就是在CO2为1atm下，饱和CO2浓度为0.033mol/L，饱和碳酸浓度为0.040mol/L，那么与“二氧化碳在水中只有1~4%转化成碳酸”似乎又对不上了，因为此时看起来近似于100%了
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10楼2013-09-04 11:25:39
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木虫 (正式写手)
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11楼: Originally posted by yang7932 at 2013-09-04 12:57:57
他这里的饱和碳酸应该是指饱和CO2溶液。0.040mol/L和0.033mol/L应该是属于数据误差范围内的，不是指两个不同的浓度。一般教科书上的Ka值，都是把溶解在水中的CO2当做是全部转化成H2CO3来测量和计算的。所以，饱和C ...

恩，答疑解惑，大师啊
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12楼2013-09-04 15:21:38
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木虫 (正式写手)
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9楼: Originally posted by yang7932 at 2013-09-04 09:45:51
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 ...

想了想还有一个问题，如果是从二氧化碳钢瓶中向水中通入CO2，钢瓶内的压力可以很大，但是水中的压力仍是标准大气压，此时是不是也不满足CO2压力为1atm的条件？
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13楼2013-09-04 16:05:08
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木虫 (正式写手)
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4楼: Originally posted by yang7932 at 2013-09-03 23:02:55
没听说过过饱和的碳酸溶液。我想首先您的第一个数据即CO2的溶解度数据从哪里得来的？

维基百科上有它的溶解度数值
http://en.wikipedia.org/wiki/Car ... e_ref-lange1100_9-0
前提条件有这么句话：
Aqueous Solubility of CO2 at 101.3 kPa (1 atm) partial pressure，所以那个0.1449g/100mL应该是在CO2分压为1atm时测得的。看来真的是我弄错了。
就像我在刚才那个回复中说的，如果是CO2钢瓶中直接充入水中，可以视为其分压为1atm吗？
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14楼2013-09-04 16:25:16
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木虫 (正式写手)
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19楼: Originally posted by jiagle at 2013-09-08 15:08:48
在溶液中根本不可能所有的CO2水合物都转化为碳酸，所有，只有饱和二氧化碳的浓度，没有饱和碳酸浓度之说。
所谓的饱和碳酸浓度是假设所有的CO2都转化为碳酸了，而实际上不是。再者，碳酸的Ka实际上就是在假定溶液 ...

http://baike.baidu.com/view/55112.htm这里有饱和碳酸的说法，而且分析书中也有（只不过是在例题中出现的）
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20楼2013-09-09 10:13:20
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