闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞、娄底梅山龙宫,它们就是由于水和二氧化碳的缓慢侵蚀而创造出来的杰作。
石灰石的主要成分为CaCO3,当它遇到溶有CO2的水时就会发生反应变成可溶性的碳酸氢钙,溶有碳酸氢钙的水,当从溶洞顶滴到洞底时,由于水分的蒸发或压强减小,以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚,渐渐形成了钟乳石、石笋等,洞顶的钟乳石与地面的石笋连接起来了,就会形成奇特的石柱。反应的化学方程式为
CaCO3+CO2+H2O
Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O。
在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的各种景观。
问题1.CaCO3难溶于水,属于电解质吗?(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:是。CaCO3难溶于水,但其属于盐类,属于强电解质。
问题2.试从溶解平衡的角度解释碳酸钙溶于含有CO2的水的原理?(素养角度——变化观念与平衡思想)
提示:CaCO3溶于水的溶解平衡为CaCO3(s)
Ca2+(aq)+C
(aq),当遇到含有CO2的水时发生:CO2+H2O+C2 HC
,促进碳酸钙的溶解平衡向右进行,逐渐溶解,生成Ca(HCO3)2溶液。
问题3.“滴水石穿”是物理变化还是化学变化?你能解释其道理吗?(素养角度——变化观念与平衡思想)
提示:化学变化。原理同问题2。
问题4.碳酸钙可以溶于强酸(如硝酸),但硫酸钡不能溶于强酸,为什么?(素养角度——变化观念与平衡思想)
提示:CaCO3的溶解平衡为CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq),加入硝酸后C与H+反应生成CO2,使c(C
)减小,溶解平衡右移,碳酸钙逐渐溶解;BaSO4的溶解平衡为BaSO4(s)Ba2+(aq)+S
(aq),加入硝酸后, Ba2+、S都不与H+和N反应,两者浓度都不改变,平衡不移动,故BaSO4不溶解。
