Question

向300 mL KOH溶液中緩慢通入一定量的CO₂氣體，充分反應后，在減壓低溫下蒸發溶液，得到白色固體。請完成下列問題：

（1）由于CO₂通入量不同，所得到的白色固體的組成也不同，試推斷有幾種可能的組成，并分別列出。

（2）若通入CO₂氣體2.24 L（標準狀況下），得到11.9 g的白色固體。請通過計算確定此白色固體是由哪些物質組成的，其質量各為多少？所用的KOH溶液的物質的量濃度為多少？

Answer 1

（1）有四種可能的組成。即①KOH、K₂CO₃  ②K₂CO₃  ③K₂CO₃、KHCO₃④KHCO₃

（2）白色固體由K₂CO₃和KHCO₃組成，其質量分別為6.9 g和5.0 g；所用KOH溶液的物質的量濃度為0.50 mol·L^-1。

解析：該題為討論型計算題，難度較大，綜合性強，著重考查學生的邏輯思維能力和化學計算技能。

（1）CO₂緩緩通入KOH溶液中，發生以下反應：

CO₂+2KOH====K₂CO₃+H₂O

K₂CO₃+CO₂+H₂O====2KHCO₃

根據以上反應原理，可知所得白色固體隨CO₂通入量不同，有以下四種組成方式：

①KOH、K₂CO₃  ②K₂CO₃  ③K₂CO₃、KHCO₃  ④KHCO₃

（2）設通入CO₂ 2.24 L時，若全部生成K₂CO₃，可得K₂CO₃質量為x，若全部生成KHCO₃，其質量為y。

2KOH+CO₂====K₂CO₃+H₂O

          22.4 L      138 g

          2.24 L         x

x=13.8 g

KOH+CO₂====KHCO₃

        22.4 L       100 g

        2.24 L          y

y=10.0 g

由上面兩方程式知，生成的固體全部是K₂CO₃時應該是13.8 g，若生成的固體全部是KHCO₃時應該是10.0 g，現生成的固體為11.9 g，所以它是K₂CO₃和KHCO₃的混合物。依碳原子守恒的要求，K₂CO₃和KHCO₃總共是=0.100 mol。

若K₂CO₃為a mol ，則KHCO₃為（0.100-a） mol。

則得方程：138a+100(0.100-a)=11.9

a=0.050

即K₂CO₃和KHCO₃各為0.050 mol。

K₂CO₃為138 g·mol^-1×0.050 mol=6.9 g

KHCO₃為100 g·mol^-1×0.050 mol=5.0 g

設KOH溶液濃度為c。依K⁺守恒的要求，則0.300 L·c=0.050 mol×2+0.050 mol

c=0.50 mol·L^-1