高考申論題
110年
[化學安全] 環境化學(含分析化學)
第 三 題
水溶液中 CO₂ 和大氣達成平衡(CO₂ 分壓為 3.16×10⁻⁴ atm; 亨利常數為 31.6)，亦和水中 CaCO₃(s) 平衡，pH 為 8.1，不考慮鈣之複合物，求鈣離子之莫耳濃度(M)。(20分)
Ksp = 5.0×10⁻⁹、Kₐ₁ = 4.3×10⁻⁷、Kₐ₂ = 4.7×10⁻¹¹
[H₂CO₃*] = α₀ C_T,CO₃ α₀ = (1 + [H⁺]/Kₐ₁ + [H⁺]²/(Kₐ₁Kₐ₂))⁻¹
[HCO₃⁻] = α₁ C_T,CO₃ α₁ = ([H⁺]/Kₐ₁ + 1 + Kₐ₂/[H⁺])⁻¹
[CO₃²⁻] = α₂ C_T,CO₃ α₂ = ([H⁺]²/(Kₐ₁Kₐ₂) + [H⁺]/Kₐ₂ + 1)⁻¹
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為多重化學平衡的經典綜合題型，涵蓋氣液平衡（亨利定律）、酸鹼平衡（碳酸多質子解離）與固液沉澱平衡（溶度積）。解題關鍵在於先由大氣 CO₂ 分壓求出水中未解離態 [H₂CO₃*]，接著利用 Kₐ₁ 與 Kₐ₂ 直接推導出 [CO₃²⁻] 濃度（可避開題幹 α₀ 公式中分子分母顛倒的明顯誤植），最後代入 Ksp 即可求出鈣離子濃度。
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
【解題關鍵】結合亨利定律求算 [H₂CO₃] 後，利用多質子酸解離常數 (Kₐ₁, Kₐ₂) 直接聯立推算 [CO₃²⁻]，再代入溶度積 (Ksp) 求解 [Ca²⁺]。 【解答】 Step 1：計算水中未解離碳酸濃度 [H₂CO₃]
▼ 還有更多解析內容