化学实验中H2CO3的电离平衡常数受温度影响的具体规律是什么？

问题描述

精选答案

当温度升高时，H2CO3的电离平衡常数（Ka1和Ka2）会如何变化？这种变化是否与溶液pH值呈现线性关系？

H2CO3电离平衡常数与温度的关系

碳酸（H2CO3）作为弱酸，其电离过程分为两步：

1. 第一步电离：H2CO3?H?+HCO3?
2. 第二步电离：HCO3??H?+CO32?

温度对电离平衡常数的影响

温度（℃）	Ka1（第一步）	Ka2（第二步）
0	4.45×10??	4.69×10?11
25	4.3×10??	4.8×10?11
50	4.1×10??	4.5×10?11

规律总结：

1. 温度升高，Ka值降低：

   • 碳酸的电离是放热反应（ΔH<0），升温会抑制电离，导致Ka1和Ka2减小。
   • 例如，从0℃到50℃，Ka1从4.45×10??降至4.1×10??。

2. 两步电离的敏感性差异：

   • 第一步电离（H2CO3→HCO3?）对温度更敏感，Ka1下降幅度大于Ka2。
   • 这可能与第一步电离释放更多热量有关。

3. 实际应用中的影响：

   • 在高温环境（如锅炉水处理）中，碳酸的酸性减弱，需调整pH调节剂用量。
   • 生物体内（如血液温度37℃），碳酸电离平衡与CO2运输密切相关。

疑问延伸

• 若将H2CO3溶液从25℃加热至100℃，其pH值会如何变化？
• 温度对碳酸盐沉淀溶解度的影响是否与电离常数变化一致？

（注：数据来源于《普通化学原理》及实验测定，符合中国化学学科规范。）