一道有待商榷的中考化学试题

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1、一道有待商榷的中考化学试题单位：贵州省福泉市谷汪中学教师：刘信友职称：中学化学一级教师电话：13885458869一、问题提出笔者今年（2011年）化学科中考复习是用贵州人民出版社出版的《贵州新中考导学》，在《贵州新中考导学》的第50页选登了2009年安徽省的一道中考试题吸引了笔者的眼睛，现提出与同行商讨：题目（2009安徽）：向澄清的石灰水中通人过量的CO2发生如下反应：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H20，CO2+CaCO3+H20=Ca(HC03)2Ca(HC03)2易溶于水，下图中正确的是（）0CO2的质量/gA

2、沉淀质量/g0溶液PHCO2的质量/gB1270CO2的质量/gC氢氧化钙质量分数/%0碳酸钙质量分数/%CO2的质量/gD-4-/4本题的标准答案选（A），仔细分析出题者的意图是想利用中学化学中的两个经典反应：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H20，CO2+CaCO3+H20=Ca(HC03)2中的CaCO3是难溶于水而Ca(HC03)2是易溶于水的物质，正是在此理论的基础上人们一直认为向澄清的石灰水通入过量CO2，溶液先变浑浊，后变澄清。事实是否如此呢？二、分析上述问题的关键：CaCO3是否完全转变为Ca(HC03)2

3、呢？这个反应涉及到CaCO3的溶解平行衡，H2CO3的两步电离平衡，HCO3-的水解平衡，而使这几个平衡相联系的关键是CO32-。当反应结束时，溶液中存在CaCO3和Ca(HC03)2两种物质，直接计算较困难，我们使用比较法，先假设溶液能够变澄清，计算此时溶液需要满足的条件，再与实际情况相比，从而找到溶液无法变澄清的原因。比较点选择CO3-或H+浓度，若选择CO3-浓度涉及化学平衡较多，而复杂，所以选择H+浓度作为比较点。1、饱和溶液中Ca2+的浓度附表[1]：实验中涉及的物质及相关数据CO2饱和浓度H2CO3的电离常数25℃C

4、aCO3溶度积Ca（OH）2溶度积0.04mol/l20℃Ka1=4.3x10-7Ka2=5.6x10-11Ksp=2.8x10-9Ksp=5.5x10-6饱和溶液中Ca2+的浓度：[Ca2+][OH-]2=Ksp[Ca（OH）2]……………(1)-4-/4由于饱和石灰水电离出的OH-浓度远远大于水本身的电离，且对水的电离有抑制，因此近似认为：[OH-]=2[Ca2+]……………(2)将（2）代入（1）得：[Ca2+]={Ksp[Ca（OH）2]/4}1/3=[5.5x10-6/4]1/3=1.1x10-2mol/l原饱和澄清石

5、灰水中的钙离子等于反应结束时溶液中的总钙离子数，即0.011mol/l。2、可完全溶解值与实验情况比较[2]（1）在[Ca2+]浓度一定时，CaCO3可完全溶解，溶液中CO32-的最大允许浓度：[CO32-]=Ksp/[Ca2+]=2.8X10-9÷1.1X10-2=2.5X10-7mol/l，设溶液澄清：则[HCO3-]=2[Ca2+]=2X0.011=0.022mol/l，此时溶液酸性[H+]=Ka.[HCO3-]/[CO32-]=5.6X10-11X0.022÷2.5X10-7=4.9X10-6mol/l,即若要使饱和澄清

6、石灰水溶液最后变澄清溶液PH＜5.3。（2）实际反应的情况H2CO3能提供的酸性是有限的，实验证明溶液偏碱性，不可能达到CaCO3完全溶解的溶液PH要求。三、结论0CO2的质量/gA沉淀质量/g通过比较从理论上解释了溶液无法变澄清的原因，所以此题的函数图像应为（即A选项图像应改为）：-4-/4四、反思CO2与Ca（OH）2反应与石灰水的浓度有关，不能片面强调CO2与Ca（OH）2反应时最终能出现澄清现象。但在我们的课堂上有出现澄清的现象，可能原因:(1)未使用洗气瓶（C02中含有HCl）；(2)不是课前配置石灰水，而是石灰水时间

7、长了，部分与空气中的二氧化碳反应，使Ca（OH）2浓度降低；(3)澄清石灰水在使用前稀释了。参考文献:[1]北京师范大学华中师范大学南京师范大学三校无机化学教研室编无机化学[M].北京:高等教育出版社.第三版.1997.[2]李玉婷钱锦华<<二氧化碳与石灰水反应的研究>>化学教学2006.(2).12-13.-4-/4