Question

（11分）碳酸鈣是自然界中分布最廣的一種碳酸鹽，碳酸鈣難溶于水，但能溶于CO₂的水溶液中。碳酸鈣礦床的地下水流出地面后，由于壓強減小而放出CO₂，年深日久可形成石筍或鐘乳石。25℃時，大氣中的CO₂分壓約為p_CO2＝3×10^－4≈10^－3.54 atm。已知：

CO₂（g）＋H₂O＝H₂CO₃          K₀＝[H₂CO₃]/p_CO2＝10^－1.47

H₂CO₃H^＋＋HCO₃^－          K₁＝10^－6.4    pK₂＝10.3

CaCO₃（s）Ca^2＋＋CO₃^2－    K_sp＝10^－8.3

1．寫出石灰?guī)r地區(qū)形成鐘乳石的化學方程式。

2．試計算雨水的pH及CO₃^2－濃度。若測得某時某地雨水的pH為5.4，試分析產(chǎn)生此結(jié)果的可能的原因。

3．石灰?guī)r地區(qū)的地下水流入河水，設(shè)河水pH＝7，在25℃、p_CO2＝10^－3.54 atm下，當達到平衡時，Ca^2＋濃度是多少?

4．試述NaHCO₃比Na₂CO₃溶解度小的原因。

 

 

Answer 1

1．Ca(HCO₃)₂＝CaCO₃↓＋CO₂↑＋H₂O  CaCO₃＋CO₂＋H₂O＝Ca(HCO₃)₂（各1分）

2．因為K_a1K_a2，所以可忽略HCO₃^－的第二步電離。所以[H^＋]＝[HCO₃^－]

所以[H^＋]＝＝2.012×10^－6，所以pH＝5.70（2分）

[CO₃^2－]＝＝5.012×10^－11（1分）

雨水中溶解了SO₂、NO₂等酸性氣體（1分）

3．[H₂CO₃]＝P?K₀＝3×10^－4×10^－1.47＝1.016 5×10^－5

[CO₃^2－]＝＝2.028 4×10^－8（2分）

所以[Ca^2＋]＝＝0.247mol／L（1分）

4．因為NaHCO₃中HCO₃^－能發(fā)生雙聚或多聚，與水的作用比CO₃^2－弱，所以使NaHCO₃溶解度減小。（2分）