碱式碳酸锌的制备

 碱式碳酸锌的制备

1、基本原理：

二氧化碳和水作用生成二元弱碳酸锌，碳酸在水中大部分离解为H⁺和HCO^—₃离子，仅有少量的CO²₃^—离子存在于水中。

在温度不变的情况下，化学反应速度与反应物浓度乘方的乘积成正比。故HCO^—₃ 离子同Zn离子化合生成碳酸氢锌的反应速度远远大于Zn离子同CO离子化合生成碳酸锌的反应速度。在反应过程中，溶液中的Zn离子大量同HCO^—_3、CO²₃ 离子结合生成难溶于水的碳酸锌，液相中的Zn离子不断减少，固相中的不断溶解进入液相中，并离结成Zn离子和OH^-离子，Zn离子又和HCO^—_3、CO²₃ 离子相结合，生成难溶于水的碳酸锌。当CO₂气体量足够时，ZnO就能全部转化为碳酸锌。因重金属的碳酸盐在水溶液中会部分水解生成碱式碳酸盐，因此碳酸锌沉淀在水溶液中会部分水解，最后以 碱式碳酸锌的形式沉淀。

1、       实验部分

氧化锌溶解在水中，在压力容器中通入二氧化碳气体，待反应结束，过滤、干燥，即可得到碱式碳酸锌。

2、       结果与讨论

 （1）反应温度的影响

当溶液的浓度、压力相同时，改变反应温度，根据反应结束所需时间来确定反应温度对反应的影响。

表1所列数据表明，当反应温度由30℃提高到40℃时，反应速度加快，继续提高反应温度，反应速度开始变得缓慢。

用X衍射仪分析样品发现，40℃时，反应虽不再进行，但样品中除含有碱式碳酸锌组分外，还含有一定比例的氧化锌组分。也就是说，当反应不再进行时，并不是所以的氧化锌都已经转化成碱式碳酸锌。因此不能认为反应已经结束。在50℃时，反应时间虽然比40℃时长一些，但样品中的组分全部为 碱式碳酸锌，反应才真正结束。

（2）        反应压力的影响

二氧化碳在水中的溶解度随温度升高而降低，随压力增大而提高。当溶液的浓度、温度相同时、改变反应压力，根据反应结束所需时间来确定反应压力对反应的影响。

（3）        溶液浓度对组分的影响

碱式碳酸锌有多种组分，不同的反应条件会产生不同组分的碱式碳酸锌。在氧化锌溶液的配置过程中，不同的固液比会产生不同组分的碱式碳酸锌。

（4）        氧化锌颗粒大小的影响

当二氧化碳与氧化锌反应生产碱式碳酸锌时，二氧化碳是在氧化锌颗粒表面与氧化锌发生作用的，当颗粒表面的氧化锌全部转化成碱式碳酸锌后，就会在氧化锌颗粒表面形成一层碱式碳酸锌包膜在氧化锌颗粒表面，从而影响二氧化碳继续与氧化锌作用，使反应不能进行完全。为了防止这种现象出现，氧化锌颗粒要尽可能的细。

（5）        结论

选择合适的温度、压力，二氧化碳可以和氧化锌发生反应，生成 碱式碳酸锌，并且通过对溶液浓度的控制。可以得到不同组分的碱式碳酸锌。