Question

向300mL 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．請回答下列問題：
（1）由于CO₂通入量不同，所得到的白色固體的組成也不同，試推斷有幾種可能組成，并分別列出：
①

 

；②

 

；③

 

；④

 

．
（2）若通入氣體為2.24L（標準狀況下），得到11.9克的白色固體，試通過計算確定此白色固體是由哪些物質組成，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

分析：（1）KOH過量，溶液中有KOH，也有K₂CO₃；CO₂過量，溶液中可能全都是KHCO₃或KHCO₃和K₂CO₃的混合物；
（2）首先根據反應物的質量計算反應物的成分，根據化學方程式列方程計算．

解答：解：（1）本題涉及的反應有：CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O，CO₂+KOH=KHCO₃，
由方程式可知，反應分四個階段進行：
①CO₂通入量較少時主要得到K₂CO₃并有過量的KOH；
②當KOH恰巧完全反應，只存在生成物K₂CO₃；
③繼續通入CO₂時，開始有KHCO₃生成；
④通入的CO₂使K₂CO_3全部轉化成KHCO₃．
所以有四種組合，分別是：①K₂CO₃+KOH②K₂CO₃③K₂CO₃+KHCO₃④KHCO₃；
答：可能的組成有：①K₂CO₃、KOH②K₂CO₃③K₂CO₃、KHCO₃④KHCO₃；
（2）由：①CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O②CO₂+KOH=KHCO₃
2.24L（標態）CO₂氣體的物質的量為0.100mol，
由碳元素守恒可知：0.1 molCO₂既能生成0.1mpl的K₂CO₃，即13.8g；也可生成0.1mol的KHCO₃，即10.0g，
∵13.8g＞11.9g＞10.0g
∴得到的白色固體是 K₂CO₃和KHCO₃的混合物．
設白色固體中K₂CO₃ x mol，KHCO₃ y mol，即
①CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O
②CO₂+KOH=KHCO₃
x mol+y mol=

2.24L

22.4L/mol

=0.100 mol，
138g?mol^-1×x mol+100 g?mol^-1×y mol=11.9g
解此方程組，得
x=0.0500mol（K₂CO₃）
y=0.0500mol（KHCO₃）
∴白色固體中，K₂CO₃ 質量為138g?mol^-1 ×0.0500mol=6.90g
KHCO₃質量為100 g?mol^-1×0.0500mol=5.00g
消耗KOH物質的量為 2xmol+ymol=2×0.0500mol+0.0500mol=0.150mol
∴所用KOH溶液物質的量濃度為 0.150mol/0.300L=0.500 mol?L^-1
答：K₂CO₃ 質量為：6.9g，KHCO₃質量為：5.0g，KOH溶液物質的量濃度為：0.5mol?L^-1．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度角度，注意把握物質的性質，判斷反應的可能性以及反應的程度，根據方程式列方程計算．