题目
碳酸钙是常见难溶物，将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡：CaCO3（s）⇌Ca2+（aq）+CO32-（aq）[已知Ksp（CaCO3）=3.4×10-9，Ksp（CaSO4）=4.9×10-5，H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11]，下列有关说法正确的是（ ）A. 上层清液中存在c（Ca2+）=c（CO32-）B. 上层清液中含碳微粒最主要以HCO3-形式存在C. 向体系中通入CO2气体，溶液中c（Ca2+）保持不变D. 通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化
碳酸钙是常见难溶物，将过量碳酸钙粉末置于水中达到溶解平衡：CaCO3（s）⇌Ca2+（aq）+CO32-（aq）[已知Ksp（CaCO3）=3.4×10-9，Ksp（CaSO4）=4.9×10-5，H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11]，下列有关说法正确的是（ ）
- A. 上层清液中存在c（Ca2+）=c（CO32-）
- B. 上层清液中含碳微粒最主要以HCO3-形式存在
- C. 向体系中通入CO2气体，溶液中c（Ca2+）保持不变
- D. 通过加Na2SO4溶液可实现CaCO3向CaSO4的有效转化
题目解答
答案
解：A．上层清液中Ca2+不水解、CO32-水解生成HCO3-，所以上层清液中存在c（Ca2+）＞c（CO32-），故A错误；
B．Ka2=$\frac{c(C{{O}_{3}}^{2-})\bullet c({H}^{+})}{c(HC{{O}_{3}}^{-})}$=4.7×10-11，CO32-的水解平衡常数Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{4.7×1{0}^{-11}}$≈2×10-2＞Ka2，说明溶液中CO32-的水解程度较大，上层清液中含碳微粒最主要以HCO3-形式存在，故B正确；
C．向体系中通入CO2，发生反应CO2+H2O+CaCO3=Ca（HCO3）2，难溶性的CaCO3转化为可溶性的Ca（HCO3）2，溶液中c（Ca2+）增大，故C错误；
D．Ksp（CaCO3）＜Ksp（CaSO4），CaCO3比CaSO4更难溶，所以加入Na2SO4溶液不易将CaCO3向CaSO4的有效转化，故D错误；
故选：B。
B．Ka2=$\frac{c(C{{O}_{3}}^{2-})\bullet c({H}^{+})}{c(HC{{O}_{3}}^{-})}$=4.7×10-11，CO32-的水解平衡常数Kh=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{4.7×1{0}^{-11}}$≈2×10-2＞Ka2，说明溶液中CO32-的水解程度较大，上层清液中含碳微粒最主要以HCO3-形式存在，故B正确；
C．向体系中通入CO2，发生反应CO2+H2O+CaCO3=Ca（HCO3）2，难溶性的CaCO3转化为可溶性的Ca（HCO3）2，溶液中c（Ca2+）增大，故C错误；
D．Ksp（CaCO3）＜Ksp（CaSO4），CaCO3比CaSO4更难溶，所以加入Na2SO4溶液不易将CaCO3向CaSO4的有效转化，故D错误；
故选：B。
解析
步骤 1：分析Ca^{2+}和CO_3^{2-}的浓度关系
上层清液中Ca^{2+}不水解，而CO_3^{2-}水解生成HCO_3^{-}，因此上层清液中存在c（Ca^{2+}）＞c（CO_3^{2-}）。
步骤 2：分析含碳微粒的主要形式
CO_3^{2-}的水解平衡常数K_h=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{4.7×1{0}^{-11}}$≈2×10^{-2}＞K_a2，说明溶液中CO_3^{2-}的水解程度较大，上层清液中含碳微粒最主要以HCO_3^{-}形式存在。
步骤 3：分析通入CO_2气体对Ca^{2+}浓度的影响
向体系中通入CO_2，发生反应CO_2+H_2O+CaCO_3=Ca（HCO_3）_2，难溶性的CaCO_3转化为可溶性的Ca（HCO_3）_2，溶液中c（Ca^{2+}）增大。
步骤 4：分析CaCO_3向CaSO_4转化的可能性
K_sp（CaCO_3）＜K_sp（CaSO_4），CaCO_3比CaSO_4更难溶，所以加入Na_2SO_4溶液不易将CaCO_3向CaSO_4的有效转化。
上层清液中Ca^{2+}不水解，而CO_3^{2-}水解生成HCO_3^{-}，因此上层清液中存在c（Ca^{2+}）＞c（CO_3^{2-}）。
步骤 2：分析含碳微粒的主要形式
CO_3^{2-}的水解平衡常数K_h=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{4.7×1{0}^{-11}}$≈2×10^{-2}＞K_a2，说明溶液中CO_3^{2-}的水解程度较大，上层清液中含碳微粒最主要以HCO_3^{-}形式存在。
步骤 3：分析通入CO_2气体对Ca^{2+}浓度的影响
向体系中通入CO_2，发生反应CO_2+H_2O+CaCO_3=Ca（HCO_3）_2，难溶性的CaCO_3转化为可溶性的Ca（HCO_3）_2，溶液中c（Ca^{2+}）增大。
步骤 4：分析CaCO_3向CaSO_4转化的可能性
K_sp（CaCO_3）＜K_sp（CaSO_4），CaCO_3比CaSO_4更难溶，所以加入Na_2SO_4溶液不易将CaCO_3向CaSO_4的有效转化。