在石灰水中通入二氧化碳气体,而生成碳酸钙沉淀的反应为,Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。离子方程式为,Ca2++2OH-+CO2=CaCO3+H2O。
这个反应实际上是,一个中和反应及一个沉淀反应,两个反应的简单加和。
它常见的浓度平衡常数表达式为,
……(1)
还可以写为混合平衡常数的形式。其平衡常数表达式为,
其中的Ka1为H2CO3的第一级解离常数,Ka2为H2CO3的第二级解离常数,S为与其分压有关的用物质的量浓度表示的CO2溶解度,Ksp为碳酸钙的溶度积,Kw为水的离子积。
可查得,Ka1=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11,1.0atm时的S=0.033 mol·L-1,Ksp=5×10-9,Kw=1.0×10-14。
这样,这两个平衡常数的数值分别为,
可见,这是一个进行的相当完全的反应。
对饱和的Ca(OH)2溶液(其溶解度为0.12g/100gH2O,相当于0.016mol·L-1),当与其平衡的CO2分压达1.0atm时(此时溶解度为0.033 mol·L-1),设体系中的Ca2+离子浓度为x mol·L-1。则可计算如下:
Ca2++2OH-+CO2=CaCO3+H2O。
起始浓度0.0160.032
平衡浓度x 2x 0.033
用式(1)有,
。
可计算出,Ca2+离子浓度x=5.6×10-7mol·L-1。
当然,用式(2),则写为,
计算出的还是,Ca2+离子浓度x=5.6×10-7mol·L-1。