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求助大佬,亚硫酸与亚硫酸氢根哪个酸性更强?二氧化硫通入碳酸氢钠制取亚硫酸氢钠,符合强酸制弱酸原理吗?

求助大佬,亚硫酸与亚硫酸氢根哪个酸性更强?二氧化硫通入碳酸氢钠制取亚硫酸氢钠,符合强酸制弱酸原理吗?

的有关信息介绍如下:

求助大佬,亚硫酸与亚硫酸氢根哪个酸性更强?二氧化硫通入碳酸氢钠制取亚硫酸氢钠,符合强酸制弱酸原理吗?

如果假定SO2和CO2溶于水都完全生成H2SO3和H2CO3,则酸性顺序是:

H2SO3 > H2CO3 > HSO3- > HCO3-

相应共轭碱的碱性顺序(或者理解为电离出氢离子后留下的酸根离子,水解后的碱性顺序)正好与之相反:

CO3 2- > SO3 2- > HCO3- > HSO3-

因此碳酸钠溶液有较强的碱性,pH值可达12以上;亚硫酸钠溶液碱性较弱,pH值一般大于9;碳酸氢钠溶液呈弱碱性(水解强于电离),pH值为8左右;亚硫酸氢钠溶液反而呈弱酸性(电离强于水解),pH值可以小于5。

工业上用SO2通入碳酸钠溶液的方法制备亚硫酸氢钠,发生的第一步反应是:

2Na2CO3 + SO2 + H2O = 2NaHCO3 + Na2SO3

随着Na2CO3逐渐转化为NaHCO3和Na2SO3,溶液的pH值逐渐下降,当pH值下降到9左右时,Na2CO3转化基本完全,继续通入SO2将发生后续反应:

Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3

NaHCO3 + SO2 = NaHSO3 + CO2

溶液的pH值继续下降,NaHSO3浓度较高时,NaHSO3也可能与NaHCO3反应(可能是次要的副反应),尽管酸性H2CO3 > HSO3-,因为CO2在水中的溶解度较小,相当于“不挥发性酸制挥发性酸”:

NaHCO3 + NaHSO3 = Na2SO3 + H2O + CO2↑

待溶液pH值下降到4左右时,溶液已经基本是NaHSO3溶液,当NaHSO3达到一定浓度时,NaHSO3即结晶析出,不过严格地说,HSO3-在高浓度水溶液中存在二聚反应:

2HSO3- ⇌ S2O5 2- + H2O

S2O5 2-是焦亚硫酸根离子,可能呈淡黄色到黄绿色,因此高浓度NaHSO3溶液是淡黄色到黄绿色的,从溶液中析出的结晶主要是Na2S2O5(焦亚硫酸钠或者“偏重亚硫酸钠”)而不是NaHSO3,因此生产NaHSO3的工厂主要产品通常是Na2S2O5,市售NaHSO3工业品或者试剂实际都是NaHSO3和Na2S2O5的混合物,不过中学化学阶段一般并不考虑这个问题,但近年来也有与生产Na2S2O5有关的试题。

Na2S2O5或者K2S2O5是重要的食品添加剂。