金屬陽離子與碳酸根離子、碳酸氫根離子作用探究專題復(fù)習(xí)問題的提出a)泡沫滅火器中選用NaHCO3溶液與Al2(SO4)3溶液為內(nèi)置物，而非Na2CO3溶液與Al2(SO4)3溶液，真的更合理嗎？能否通過實(shí)驗(yàn)觀察兩者的快慢？b)與碳酸氫根離子、碳酸根離子相互促進(jìn)劇烈的水解反應(yīng)（雙水解），為什么重點(diǎn)提到鋁離子與鐵離子？其他金屬離子呢？流程一：探究泡沫滅火器選用Al2(SO4)3與NaHCO3溶液而非Na2CO3的原因。Al2(SO4)3(aq)Na2CO3(aq)NaHCO3(aq)Al2(SO4)3(aq)常規(guī)試管無法比較細(xì)微的差異（1）將0.3mol/L的NaHCO3溶液0.2mol/LAl2(SO4)3溶液、0.3mol/LNa2CO3溶液和0.2mol/LAl2(SO4)3溶液分別滴在塑料板上；（2）使NaHCO3溶液與Al2(SO4)3溶液、Na2CO3溶液與Al2(SO4)3溶液盡可能同時(shí)接觸反應(yīng)；（3）用微距鏡頭與手機(jī)錄像功能結(jié)合進(jìn)行拍攝觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)一改進(jìn)方案：（微距鏡頭下的液滴實(shí)驗(yàn)）5s15s25s35s50s5s15s25s35s50sNa2CO3與Al2(SO4)3溶液反應(yīng)視頻截屏（慢速播放）NaHCO3與Al2(SO4)3溶液反應(yīng)視頻截屏（慢速播放）碳酸氫鈉與硫酸鋁反應(yīng)產(chǎn)生的氣體更多更快，推動(dòng)著液體流動(dòng)反應(yīng)更充分。Al3+與CO32-、HCO3-的理論分析總反應(yīng)：2Al3++3CO32-+6H2O?2Al(OH)3↓+3CO2↑K4=6.5×1031

?K1

Al3++3HCO3-?Al(OH)3↓+3CO2↑K5=9×109?K2反應(yīng)體系Ⅰ反應(yīng)體系ⅡⅠ的生成物Ⅱ的反應(yīng)物反應(yīng)體系Ⅱ耦合總反應(yīng)鋁離子與碳酸根離子、碳酸氫根離子水解相互促進(jìn)程度大（劇烈的雙水解）體系Ⅰ:CO32-+H2O?HCO3-+OH-K1=2.2×10-4小趨勢

HCO3-+H2O?H2CO3+OH-K2=2.8×10-8小趨勢體系Ⅱ：Al3++3OH-?Al(OH)3K3=7.7×1032大趨勢

Ka1(H2CO3)=4.5×10-7;Ka2(H2CO3)=4.7×10-11Ksp(Al(OH)3)=1.3×10-33問題b：與碳酸氫根離子、碳酸根離子相互促進(jìn)劇烈的水解反應(yīng)（雙水解），為什么重點(diǎn)提到鋁離子與鐵離子？其他金屬離子呢？相關(guān)數(shù)據(jù):Ka1(H2CO3)=4.5×10-7;Ka2(H2CO3)=4.7×10-11;

Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20Ksp(CuCO3)=1.4×10-10以Cu2+為例：流程二：探究Cu2+與CO32-、HCO3-的作用情況耦合思想分析體系Ⅰ:CO32-+H2O?HCO3-+OH-K1小趨勢體系Ⅱ：Cu2++2OH-?Cu(OH)2K2=4.5x1019

大趨勢

總反應(yīng)：Cu2++CO32-+H2O?Cu(OH)2↓+CO2↑K3=2.1×108

體系Ⅰ:HCO3-+H2O?H2CO3+OH-K1小趨勢體系Ⅱ：Cu2++2OH-?Cu(OH)2K2=4.5x1019大趨勢

總反應(yīng)：Cu2++2HCO3-?Cu(OH)2+2CO2↑K3=2.3x104理論分析：銅離子與碳酸根離子、碳酸氫根離子水解相互促進(jìn)程度較大（雙水解）理論分析流程二：探究Cu2+與CO32-、HCO3-的作用情況編號(hào)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象10.1mol/LCuSO4(aq)+0.1mol/LNa2CO3(aq)0.1mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNa2CO3(aq)0.1mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNa2CO3(aq)20.1mol/LCuSO4(aq)+0.1mol/LNaHCO3(aq)0.1mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNaHCO3(aq)

0.1mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNaHCO3(aq）實(shí)驗(yàn)二：探究Cu2+與CO32-、HCO3-的作用情況實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象30.2mol/LNa2CO3(aq)+0.1mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNa2CO3(aq)+0.2mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNa2CO3(aq)+0.6mol/LCuSO4(aq)40.2mol/LNaHCO3(aq)+0.1mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNaHCO3(aq)+0.2mol/LCuSO4(aq)0.2mol/LNaHCO3(aq)+0.6mol/LCuSO4(aq)實(shí)驗(yàn)二：探究Cu2+與CO32-、HCO3-的作用情況編號(hào)實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象50.6mol/LCuSO4(aq)+0.2mol/LNa2CO3(aq)0.6mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNa2CO3(aq)0.6mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNa2CO3(aq)60.6mol/LCuSO4(aq)+0.2mol/LNaHCO3(aq)0.6mol/LCuSO4(aq)+0.3mol/LNaHCO3(aq)

0.6mol/LCuSO4(aq)+0.6mol/LNaHCO3(aq）實(shí)驗(yàn)二：探究Cu2+與CO32-、HCO3-的作用情況質(zhì)疑：為什么碳酸鈉和硫酸銅溶液濃度增大到一定程度后，反而不利于反應(yīng)的發(fā)生？理論分析體系Ⅰ:CO32-+H2O?HCO3-+OH-K1小趨勢體系Ⅱ：Cu2++2OH-?Cu(OH)2K2=4.5×1019

總反應(yīng)：Cu2++CO32-+H2O?Cu(OH)2↓+CO2↑K4=2.2×108

銅離子與碳酸根離子反應(yīng)時(shí)，水解和復(fù)分解同時(shí)存在，相互競爭Cu2++CO32-?CuCO3K3=7×109Cu2++CO32-?CuCO3K3=7×109銅離子與碳酸氫根離子反應(yīng)是否也有碳酸銅的生成呢？體系Ⅰ:HCO3-+H2O?H2CO3+OH-K1=2.8×10-8小趨勢體系Ⅱ：Cu2++2OH-?Cu(OH)2K2=4.5×1019

總反應(yīng)：Cu2++2HCO3-?Cu(OH)2+2CO2↑k5=2.3x104

Cu2++2HCO3-=Cu(OH)2↓+2CO2↑

Cu2++2HCO3-=CuCO3↓+CO2↑+H2O

氫氧化銅與碳酸銅的生成同時(shí)存在，相互競爭銅離子與碳酸氫根離子HCO3-?CO32-+H+K2=4.7x10-11小趨勢Cu2++2HCO3-?CuCO3↓+CO2↑+H2Ok6=7.6x105Cu2++CO32-?CuCO3K3=7×109鈣離子與碳酸根離子：Ca2++CO32-=CaCO3↓

鈣離子與碳酸氫根離子：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O探究三：Ca2+與CO32-、HCO3-的作用情況體系Ⅰ:CO32-+H2O?HCO3-+OH-K1小趨勢體系Ⅱ：Ca2++2OH-?Ca(OH)2K2=1.8x105

Ca2++CO32-?CaCO3K3=3.6x108總反應(yīng)：Ca2++CO32-+H2O?Ca(OH)2↓+CO2↑K4=8.7×10-7Ca2++CO32-?CaCO3

K5=K3?K4體系Ⅰ:HCO3-+H2O?H2CO3+OH-K1=2.8×10-8小趨勢HCO3-?CO32-+H+

K2=4.7x10-11小趨勢體系Ⅱ：Ca2++2OH-?Ca(OH)2K3=1.8x105

Ca2++CO32-?CaCO3K4=3.6x108

總反應(yīng)：Ca2++2HCO3-?Ca(OH)2+2CO2↑k5=9.4x10-11Ca2++2HCO3-?CaCO3↓+CO2↑+H2Ok6=3.8x104Ka1(H2CO3)=4.5×10-7;Ka2(H2CO3)=4.7×