碳酸鈣在水中電離出極少量碳酸根,而碳酸根水解生成碳酸氫根,碳酸氫根又進一步水解生成碳酸,碳酸分解產生的二氧化碳若是逸出,脫離反應體系,促使平衡正向移動,從而導致上述所有平衡均正向移動,碳酸鈣不就越來越少,逐漸溶於水了嗎


題主的思考方向完全沒有問題。比如過量碳酸氫銨溶於水會不斷揮發 CO? 和 NH?,使其不斷溶解。比如硼氫化鈉溶於水會分解釋放氫氣,同時鹼性增強,鹼性增強至 BH?? 可以穩定存在時才會減緩分解。

中學課本沒說清楚的事情很多。但是題主既然想進行批判性思考,就應該進一步想一想:溶解度遠遠更高的碳酸鈉溶於水時,水中的碳酸濃度也更高,是不是更應該考慮二氧化碳的逸出?

甚至,碳酸溶液中二氧化碳逸出,脫離反應體系,溶解平衡正向移動,所以二氧化碳也不溶於水嗎?同理氯化氫也不溶於水嗎?

問題出在題主如何定義平衡物種中涉及氣體的物質的溶解。溶解不是一個絕對的概念,通常我們認為溶液中揮發性物質接近溶液相和氣相的平衡(即飽和溶解度)後才考慮氣體的逸出,正如液體接近氣液平衡溫度(沸點)才考慮氣化。如果飽和碳酸鈣溶液中碳酸濃度遠未達到飽和濃度,則不需要考慮二氧化碳的逸出對平衡的影響。

啊,又出現了,酸鹼計算【x


碳酸鈣的溶度積常量、碳酸的酸解離常量:[公式]

各碳酸物種分布分數:

[公式]

代入溶解平衡和質子守恆:

[公式]

上式僅含未知量 [H?]。

容易解得:

[公式]

該條件下 pH = 9.95,溶解度為 0.013 g L?1。此時碳酸濃度僅為 2.3 × 10?? mol L?1,遠不及碳酸溶解度 0.033 mol L?1,無需考慮二氧化碳逸出體系

註:以上常量和公式中不考慮碳酸與二氧化碳的平衡,如 「碳酸濃度」 表示 「碳酸與二氧化碳總濃度」。


另外還可以逆向思考:如果碳酸鈣懸濁液中碳酸濃度達到飽和會發生什麼?

初中就學過,碳酸鈣懸濁液中持續通入二氧化碳會生成澄清的碳酸氫鈣溶液。也就是說,溶液中碳酸達到飽和濃度且有碳酸鈣未溶解的狀態並不可能是穩定的平衡狀態。碳酸會增強碳酸鈣的溶解度(使之達到微溶的數量級),而碳酸鈣的溶解過程反而會使碳酸濃度降至溶液中的平衡濃度,不可能飽和並逸出體系拉動平衡

總結一下:碳酸鈣溶解時的水解平衡使溶解度從 0.7 × 10?? M 提高到了 1.3 × 10?? M,但遠遠未達到需要考慮碳酸揮發的數量級。


[公式]


我覺得這個問題問得挺好的,屬於挺有好奇心的一個問題。但是這個問題真正問的是,碳酸鈣會溶於什麼樣的溶液環境。

題主自己分析的挺好了,我再重新闡述一下,望題主允許我這不一樣的解讀。碳酸鈣的溶解受到Ksp的制約,若要它不斷溶解,則需要把溶解後產生的兩種離子的其中一種或者兩種從該溶液體系中轉移出去,鑒於鈣離子是金屬離子,比較難轉移,而碳酸根可以通過轉化成二氧化碳逸出體系,所以我們應該側重於怎麼把碳酸根連續的,源源不斷地搞走。

那麼其實答案比較簡單了,那就是加酸嘛,你加了強酸,如鹽酸,強酸制弱酸,碳酸不就逸出了。事實也是如此,碳酸鈣溶於稀鹽酸溶液。


而在溶液為中性或者鹼性的初始條件下,就比較困難了,碳酸根其實不太能能以二氧化碳的形式逃走,不過你可以把水倒掉嘛。

別笑,水滴石穿就是這個道理,石鐘乳則是這個過程反過來。


或者還可以用離子交換樹脂,我把溶解的鈣離子和和碳酸根離子轉移出這個體系就行了。

你把碳酸鋇放在硫酸鈉溶液中應該也可以把碳酸鈣溶解的。我把它叫做強沉澱制弱沉澱哈哈哈。沒做過實驗,但是邏輯是沒啥大問題,可能存在一些操作上的細節需要注意。


其實年輕人問這種問題挺好的,他其實有一套自己的比較質樸的思路,有一定的道理。盡量不要粗暴的解釋為你沒考慮這,你沒考慮那,你不懂,挺打擊積極性的。最好是可以理解提問者的真正所想的,幫他問出他真正想問的問題,但是這確實需要比較高的水平,不容易。(哈哈哈哈哈,我是王婆)

共勉


芝諾直呼內行


從定量的角度說一下。主要原因是題主直接認為生成CO2逸出體系有些據理臆斷。

第一步,碳酸鈣在水中發生電離

CaCO3===Ca2+CO32-,這一步的平衡常數是CaCO3的KSP=2.8×10-9

第二步,碳酸根在水中兩步水解生成碳酸

CO32- + 2H20===H2CO3 + 2OH-,這一步的平衡常數是碳酸兩級水解常數之積,即

K=[Kb1Kb2]=10-11

那麼CaCO3溶於水生成H2CO3的方向是10-20數量級,極少的碳酸並不會分解成水和CO2脫離體系,所以不會產生題主說的情況。


你這鑽牛角尖了啊

你感興趣可以查查碳酸鈣的Ksp,算算飽和碳酸鈣溶液里的碳酸根濃度,然後再查查碳酸根的水解平衡常數,算算水解能生成的碳酸濃度……

都像你這麼考慮,化學題全沒法做了


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