2026年中考化学复习教学素材：喀斯特地貌

【教学素材】 喀斯特地貌 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“喀斯特地貌”（Karst Landform）是地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀，侵蚀与沉积，以及重力崩塌、坍塌、堆积等作用形成的地貌，喀斯特地貌分地表和地下两大类，地表有石芽与溶沟，喀斯特漏斗，落水洞，溶蚀洼地，喀斯特盆地与喀斯特平原，峰丛、峰林与孤峰；地下有溶洞与地下河，暗湖。 喀斯特地貌有丰富的地下水资源，埋藏着大量的古生物和古人类化石，或成为储存铝土矿、砂矿及油气的良好场所，因此喀斯特地貌具有重大的科研意义与生产价值。 中国是喀斯特地貌分布面积最大的国家，从热带到寒温带，从湿润区到干旱区，各种喀斯特地貌类型齐全、包罗万象。不仅拥有壮观奇绝的景色，更展现出这一地貌景观的复杂演化历史。中国南方喀斯特包括云南石林、贵州荔波、重庆武隆、重庆金佛山、贵州施秉、广西桂林和环江等7处，于2007年、2014年分两期入选世界自然遗产。 中国是世界上对喀斯特地貌现象记述和研究最早的国家，早在明代的王士性和宋应星，就对石灰岩岩溶地貌做过比较确切的描述。特别是宋应星，还对岩溶及石灰华的再沉积机理，做过开创性的研究和记述。但明代徐宏祖（1586年～1641年）所著的《徐霞客游记》记载最为详尽。 一、喀斯特地貌形成的机制原理 （1）化学机制：当水中含二氧化碳时，水对石灰岩的溶解能力很强，二氧化碳与水化合形成碳酸，后者电解析出氢离子，与石灰岩中的碳酸根离子作用形成离子状态的溶解物质钙离子和碳酸氢根离子，并随水流失。 ①溶解过程：CaCO3＋H2O＋CO2＝Ca(HCO3)2，在可溶性岩石上留下溶沟、空洞等，并为后来的机械侵蚀、崩塌等作用提供条件，形成喀斯特侵蚀地貌。 ②淀积过程：Ca(HCO3)2＝CaCO3↓＋H2O＋CO2↑，碳酸钙堆积作用不断进行，促进喀斯特堆积地貌的发育。 上述两个反应是可逆的，当水与空气中二氧化碳减少，碳酸含量亦减少，碳酸钙将发生沉淀。湿热气候条件下土壤二氧化碳含量比空气中高数十倍，且反应速度很快，因而岩溶作用强，喀斯特地貌分布较广。 （2）物理机制：水的溶蚀能力、岩石化学性质及透水性对喀斯特过程起着决定性作用。湿热气候区地表水与地下水流量大且活动性强，故喀斯特作用强，反之干旱高寒气候区喀斯特作用很弱。在地壳长期稳定且河流切割较深的可溶性岩石分布区，地下水垂直分带明显，包气带地下水以垂直向下运动为主，可形成极深的落水洞；浅饱水带地下水以水平流动为主，常发育水平溶洞与暗河；过渡带地下水水位随季节升降；承压水带地下水活动受地质构造控制，可发生深部喀斯特。新构造强烈上升区石灰岩地层中不可能形成相同的地下水位，地下水垂直分带不明显。 【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。 喀斯特地貌又称岩溶地貌，是具有溶蚀力的水对可溶性岩石（大多为石灰岩）进行溶蚀作用等所形成的地表和地下形态的总称。石灰岩的主要成分是碳酸钙，与水和二氧化碳发生化学反应生成碳酸氢钙，后者可溶于水。在云贵高原，喀斯特地貌广布，如路南石林、织金洞等著名景区。 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CaCO3、MgCO3两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 （选填“酸”“中”或“碱”）性。 任务二：探究白云岩溶蚀与钟乳石的形成 【资料显示】当CaCO3遇到溶有CO2的水时，会生成溶解性较大的Ca(HCO3)2，发生反应①CaCO3＋H2O＋CO2＝Ca(HCO3)2，溶有Ca(HCO3)2的水遇热或压强变小时，就会分解，重新形成CaCO3沉积下来，发生反应②Ca(HCO3)2＝CaCO3↓＋H2O＋CO2↑。 【探究活动1】用CaCO3模拟白云岩的溶蚀 （1）设计方案制取CaCO3 白云岩中除CaCO3、MgCO3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CaCO3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 CO2、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CO2，观察到溶液立即变浑浊，继续通入过量CO2，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CO2，溶液逐渐变浑浊，继续通入过量CO2，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MgCO3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CO2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。 参考答案 任务一：（1）盐；（2）酸； 任务二：（1）CO2＋Ca（OH）2 ＝CaCO3↓＋H2O；碳酸钠溶液、氢氧化钙溶液；Na2CO3＋Ca（OH）2 ＝CaCO3↓＋2NaOH； 【分析与解释】增加溶剂的量，增加碳酸氢钙溶解的量；碳酸钙和二氧化碳和水反应生成可溶于水的碳酸氢钙； 【迁移应用】压强变小，碳酸氢钙分解； 任务三：ACD 学科网（北京）股份有限公司 $