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  • 更新 2024-10-14
  • 科目 化学
  • 题型 探究题
  • 难度 中等
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大自然的鬼斧神工造就出千沟万壑、千瀑万洞的“喀斯特地貌”,贵州双河溶洞是全球白云岩喀斯特典型的范例,某小组同学开展了研究性学习。

任务一:调查溶洞概况

小组同学通过实地勘察,绘制部分洞穴剖面图如图1。

(1)溶洞岩石以白云岩为主,其中的 CaC O 3 MgCO 3 两种化合物的类别属于_____(选填“酸”“碱”或“盐”)。

(2)岩石裂缝渗水以及洞内地下水对白云岩不断侵蚀,形成千姿百态的溶洞地貌。测得A处渗水的 pH<7 ,显_____性。

任务二:探究白云岩溶蚀与钟乳石的形成

【资料显示】当 CaCO 3 遇到溶有 CO 2 的水时,会生成溶解性较大的 Ca HCO 3 2 ,发生反应① CaCO 3 + CO 2 + H 2 O=Ca HCO 3 2 ;溶有 Ca HCO 3 2 的水遇热或压强变小时,就会分解,重新形成 CaCO 3 沉积下来,发生反应② Ca HCO 3 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

【探究活动1】用 CaCO 3 模拟白云岩的溶蚀

(1)设计方案制取 CaCO 3

白云岩中除 CaCO 3 MgCO 3 外,还含有多种成分。小组同学设计两种不同反应原理的方案制取 CaCO 3 模拟溶蚀过程,完成下表。

序号

试剂

反应原理(化学方程式)

方案一

CO 2 、氢氧化钙固体、蒸馏水

_____

方案二

_____

_____

(2)进行溶蚀模拟实验

实验一:用方案一进行实验,向盛有一定量氢氧化钙固体的烧杯中加入蒸馏水,搅拌,过滤,得到饱和澄清石灰水。取 15mL 饱和澄清石灰水于烧杯中,通入一定量 CO 2 ,观察到溶液立即变浑浊,继续通入过量 CO 2 ,浑浊液未变澄清。

【表达交流】根据资料显示中的反应①,应观察到浑浊液变澄清,现象与预期不符。经过讨论、分析,为达到实验目的,改进实验如下。

实验二:另取 15mL 饱和澄清石灰水于烧杯中,加入 35mL 蒸馏水,搅拌,通入一定量 CO 2 ,溶液逐渐变浑浊,继续通入过量 CO 2 ,浑浊液变澄清。

【分析与解释】改进后现象与预期相符。加入 35mL 蒸馏水的作用是_____,浑浊液变澄清的原因是_____。

小组同学用其它的方法,证明了白云岩中的 MgCO 3 也能在酸性条件下发生溶蚀。

【探究活动2】模拟钟乳石的形成

取实验二反应后的溶液,静置,放于低压环境,一段时间以后发现澄清溶液中出现浑浊现象,实验成功。

【迁移应用】图1中,滴水从B处下落的过程中,产生 CO 2 的原因可能是_____。

任务三:模拟洞内地下水对白云岩的溶蚀

洞内地下水中富含钙离子、锶离子、硫酸根离子等,小组同学用四种盐溶液进行地下水对白云岩的溶蚀实验,测得白云岩溶蚀率(溶蚀率:白云岩减少的质量与白云岩总质量的比值。)随时间变化的关系如图2。下列说法正确的是_____(填字母序号)。

A.

白云岩的溶蚀率随时间的增加而增大

B.

锶离子含量越多,越能促进白云岩的溶蚀

C.

混合溶液会增大白云岩的溶蚀率

D.

白云岩的溶蚀受钙离子、锶离子的影响

【项目总结】沉积物是“时间胶囊”,可反映出它们形成时的地质环境,极具科研价值。

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大自然的鬼斧神工造就出千沟万壑、千瀑万洞的喀斯特地貌,贵州双