CO32-和NH4+可以大量共存吗？——对2010年江苏小高考试题第23题的商榷

戴建良 王海富

（南京市金陵中学江苏南京210005）

CO32-和NH4+可以大量共存吗？
——对2010年江苏小高考试题第23题的商榷

戴建良 王海富

（南京市金陵中学江苏南京210005）

一、问题的提出

2010年江苏小高考试题第23题如下：

某溶液中可能含有下列6种离子中的某几种：Cl-、SO42-、CO32-、NH4+、Na+、K+。为确认溶液组成进行如下实验：（1）200mL上述溶液，加入足量BaCl2溶液，反应后将沉淀过滤、洗涤、干燥，得沉淀4.30g，向沉淀中加入过量的盐酸，有2.33g沉淀不溶。（2）向（1）的滤液中加入足量的NaOH溶液，加热，产生能促使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体1.12L（已换算成标准状况，假定产生的气体全部逸出）。由此可以得出关于原溶液组成的正确结论是

A.一定存在SO42-、CO32-、NH4+，可能存在Cl-、Na+、K+

B.一定存在SO42-、CO32-、NH4+、Cl-，一定不存在Na+、K+

C.c(CO32-)=0.01mol·L-1，c(NH4+)＞c(SO42-)

D.如果上述6种离子都存在，则c(Cl-)＞c(SO42-)

该题是一道关于离子检验的定量计算题，给出的答案是D。判断过程如下：

4.30g沉淀中有2.33g是BaSO4，还有1.97g是BaCO3，所以200mL溶液中一定存在0.01molSO42-和0.01molCO32-。根据1.12L气体（证明是NH3）可知溶液中一定存在0.05molNH4+。根据电荷守恒，0.05molNH4+带0.05mol正电荷，而0.01molSO42-和0.01molCO32-共带0.04mol负电荷，所以必定存在Cl-，且Cl-至少为0.01mol，Na+、K+可能存在，若存在，则Cl-大于0.01mol。

从考查学生的离子检验知识、电荷守恒原理、化学计算能力等方面来看，本题是一道好题。但是命题者忽略了一个问题，那就是CO32-和NH4+能否大量共存。

二、实验及理论分析

1.实验

在试管中加入2mL0.1mol/LNH4Cl溶液，再加入2mL 0.1mol/LNa2CO3溶液，微热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变红，可见CO32-和NH4+能反应。

2.理论分析

CO32-和NH4+发生反应的离子方程式如下：

计算初始浓度为c(NH4+)=c(CO32-)=c0，平衡时反应物转化率x。

三、结论与讨论

1.结论

从上述计算结果可以看出等浓度的CO32-和NH4+会发生显著的反应，反应转化率达76%，所以CO32-和NH4+在溶液中不能大量共存，会反应生成较多的NH3·H2O和HCO3-。

实际上CO32-和NH4+的反应在化学教材中早就出现过，在老教材必修第一册的p21页有这样一个家庭小实验：

将30g研细的碳酸钠晶体装入小塑料袋底部，压紧后，用细绳将塑料袋绑住，使碳酸钠晶体被封在塑料袋的下半部。再将约20g研细的硝酸铵晶体装入塑料袋的上半部，用烧红的铁丝或锯条将塑料袋封口，即做成“冰袋”。使用时，只要将细绳解下，用手使袋内两种粉末充分混合，便立即产生低温。在这个家庭小实验中，发生的反应即为：

2.工业碳酸铵分析

既然CO32-和NH4+在溶液中不能大量共存，那么为什么工业上有碳酸铵产品呢？工业碳酸铵是如何制备的？其稳定性如何？笔者在《化工产品》和《无机化合物制备手册》中查到了碳酸铵制备和性质的相关信息。

工业碳酸铵：化学式为(NH4)2CO3·H2O，具有强烈的氨气味，一般得不到无水盐，工业品实际上是碳酸氢铵和氨基甲酸铵的复盐，在空气中不稳定，会逐渐变成碳酸氢铵（NH4HCO3）和氨基甲酸铵（H2NCOONH4）。

碳酸铵的工业制法如下：将CO2、氨及水蒸气直接合成碳酸铵，通入冷却室，用水直接冷却，再经精制即得。

碳酸铵精制法：将市售品研细放入密闭容器中，慢慢加氨水并振荡至完全溶解，在20～25℃下静置2天，再将其放在10～12℃的阴凉处，长时间静置后，即可析出结晶。迅速吸滤，干燥后移入完全密闭的容器中，往滤液中继续加入1/3的乙醇，结晶会进一步析出，这样得到的产品为一水合物。

由上可见，制备工业碳酸铵时，不是在水溶液中进行，而是用气体直接合成，目的就是为了防止在水溶液中碳酸铵发生双水解。而在精制碳酸铵时，在氨水介质中进行的，抑制了碳酸铵的双水解。

［1]北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学（上册，第4版）［M].北京：高等教育出版社，2002.8：318

［2]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书（必修）化学1［M].2003.6：21

［3]司徒杰生主编.化工产品手册：无机化工产品［M].北京：化学工业出版社，1999：117

［4]朱文祥主编.无机化合物制备手册［M].北京：化学工业出版社，2006.4：479

1008-0546（2011）06-0083-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.06.042