澄清石灰水与二氧化碳反应的化学式
澄清石灰水与二氧化碳的反应是初中化学中的一个经典实验和重要知识点。其核心化学方程式为：Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O。这个方程式清晰地展示了反应物与生成物：氢氧化钙溶液与二氧化碳气体反应，生成白色的碳酸钙沉淀和水。实验中，将二氧化碳通入澄清石灰水，溶液会逐渐变浑浊，这正是因为生成了不溶于水的碳酸钙固体。这个现象常被用来检验二氧化碳气体的存在。
反应原理与深入理解
从反应类型上看，该反应属于非基本反应类型的“酸酐与碱的反应”。二氧化碳是碳酸（H₂CO₃）的酸酐，而澄清石灰水中的溶质氢氧化钙是一种碱。两者反应的本质是：CO₂首先与水反应生成碳酸（CO₂ + H₂O = H₂CO₃），碳酸再与氢氧化钙发生中和反应，生成盐（碳酸钙）和水。因此，整个过程的离子方程式可以写作：Ca²⁺ + 2OH⁻ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O，这有助于我们更深入地理解反应的微观本质。
后续反应与实际应用
值得注意的是，如果继续向变浑浊的石灰水中通入过量的二氧化碳，沉淀又会逐渐溶解，溶液再次变得澄清。这是因为碳酸钙与过量的二氧化碳和水反应，生成了可溶性的碳酸氢钙：CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂。这个“澄清-浑浊-再澄清”的现象链条，完整地展示了碳酸盐与碳酸氢盐之间的转化关系。该原理在自然界中有着广泛的应用，例如溶洞中钟乳石和石笋的形成，就与此类化学反应密切相关。