堿式碳酸鋅的制備

1、基本原理：

二氧化碳和水作用生成二元弱碳酸鋅，碳酸在水中大部分離解為H⁺和HCO^—₃離子，僅有少量的CO²₃^—離子存在于水中。

在溫度不變的情況下，化學(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度乘方的乘積成正比。故HCO^—₃ 離子同Zn離子化合生成碳酸氫鋅的反應(yīng)速度遠遠大于Zn離子同CO離子化合生成碳酸鋅的反應(yīng)速度。在反應(yīng)過程中，溶液中的Zn離子大量同HCO^—_3、CO²₃ 離子結(jié)合生成難溶于水的碳酸鋅，液相中的Zn離子不斷減少，固相中的不斷溶解進入液相中，并離結(jié)成Zn離子和OH^-離子，Zn離子又和HCO^—_3、CO²₃ 離子相結(jié)合，生成難溶于水的碳酸鋅。當(dāng)CO₂氣體量足夠時，ZnO就能全部轉(zhuǎn)化為碳酸鋅。因重金屬的碳酸鹽在水溶液中會部分水解生成堿式碳酸鹽，因此碳酸鋅沉淀在水溶液中會部分水解，最后以 堿式碳酸鋅的形式沉淀。

1、       實驗部分

氧化鋅溶解在水中，在壓力容器中通入二氧化碳?xì)怏w，待反應(yīng)結(jié)束，過濾、干燥，即可得到堿式碳酸鋅。

2、       結(jié)果與討論

 （1）反應(yīng)溫度的影響

當(dāng)溶液的濃度、壓力相同時，改變反應(yīng)溫度，根據(jù)反應(yīng)結(jié)束所需時間來確定反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響。

表1所列數(shù)據(jù)表明，當(dāng)反應(yīng)溫度由30℃提高到40℃時，反應(yīng)速度加快，繼續(xù)提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速度開始變得緩慢。

用X衍射儀分析樣品發(fā)現(xiàn)，40℃時，反應(yīng)雖不再進行，但樣品中除含有堿式碳酸鋅組分外，還含有一定比例的氧化鋅組分。也就是說，當(dāng)反應(yīng)不再進行時，并不是所以的氧化鋅都已經(jīng)轉(zhuǎn)化成堿式碳酸鋅。因此不能認(rèn)為反應(yīng)已經(jīng)結(jié)束。在50℃時，反應(yīng)時間雖然比40℃時長一些，但樣品中的組分全部為 堿式碳酸鋅，反應(yīng)才真正結(jié)束。

（2）        反應(yīng)壓力的影響

二氧化碳在水中的溶解度隨溫度升高而降低，隨壓力增大而提高。當(dāng)溶液的濃度、溫度相同時、改變反應(yīng)壓力，根據(jù)反應(yīng)結(jié)束所需時間來確定反應(yīng)壓力對反應(yīng)的影響。

（3）        溶液濃度對組分的影響

堿式碳酸鋅有多種組分，不同的反應(yīng)條件會產(chǎn)生不同組分的堿式碳酸鋅。在氧化鋅溶液的配置過程中，不同的固液比會產(chǎn)生不同組分的堿式碳酸鋅。

（4）        氧化鋅顆粒大小的影響

當(dāng)二氧化碳與氧化鋅反應(yīng)生產(chǎn)堿式碳酸鋅時，二氧化碳是在氧化鋅顆粒表面與氧化鋅發(fā)生作用的，當(dāng)顆粒表面的氧化鋅全部轉(zhuǎn)化成堿式碳酸鋅后，就會在氧化鋅顆粒表面形成一層堿式碳酸鋅包膜在氧化鋅顆粒表面，從而影響二氧化碳繼續(xù)與氧化鋅作用，使反應(yīng)不能進行完全。為了防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)，氧化鋅顆粒要盡可能的細(xì)。

（5）        結(jié)論

選擇合適的溫度、壓力，二氧化碳可以和氧化鋅發(fā)生反應(yīng)，生成 堿式碳酸鋅，并且通過對溶液濃度的控制?？梢缘玫讲煌M分的堿式碳酸鋅。