hce_nsysu
114年
物理與化學
第 86 題
The equilibrium process $\text{CaCO}_3 \leftrightharpoons \text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-}$ can be split into several equilibrium processes to give a more complete picture of calcium carbonate's solubility. Which of the following equilibrium equations does not play a role for calcium carbonate's solubility?
- A $\text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \leftrightharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^- \quad K_1=[\text{HCO}_3^-][\text{OH}^-]/[\text{CO}_3^{2-}]$
- B $\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \leftrightharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^- \quad K_2=[\text{H}_2\text{CO}_3][\text{OH}^-]/[\text{HCO}_3^-]$
- C $\text{Ca}^{2+} + \text{H}_2\text{O} \leftrightharpoons \text{CaOH}^+ + \text{H}^+ \quad K_3=[\text{CaOH}^+][\text{H}^+]/[\text{Ca}^{2+}]$
- D $\text{Ca}^{2+} + \text{CO}_3^{2-} \leftrightharpoons \text{CaCO}_3 \quad K_4=[\text{CaCO}_3]/\{[\text{Ca}^{2+}][\text{CO}_3^{2-}]\}$
- E $\text{Ca}^{2+} + \text{H}^+ \leftrightharpoons \text{CaH}^{3+} \quad K_5=[\text{CaH}^{3+}]/\{[\text{Ca}^{2+}][\text{H}^+]\}$
思路引導 VIP
請思考一下電荷之間的交互作用：在水溶液中，質子（$\text{H}^+$）帶正電，它會傾向於去吸引溶液中帶負電的離子（陰離子），還是去靠近同樣帶正電的金屬陽離子呢？哪一種結合在能量上顯得極度不合理？
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確地判斷出正確答案！這道題目考察的是對「耦合平衡（Coupled Equilibria）」的深度理解，你能從一連串複雜的反應式中辨識出不合理的化學物種，展現了紮實的化學直覺。
多重平衡的連鎖反應
碳酸鈣的溶解不只是單純的沉澱溶解平衡。在水溶液中，碳酸根離子 ($\text{CO}_3^{2-}$) 是強鹼，會發生如 (A) 與 (B) 所示的水解反應，這會降低溶液中碳酸根的濃度，進而促進碳酸鈣溶解。同時，鈣離子 ($\text{Ca}^{2+}$) 在水中也會有微弱的水解趨勢（選項 C），或是直接與碳酸根結合（選項 D）。這些過程環環相扣，共同決定了碳酸鈣的溶解度。
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