向300 mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体,充分反应后,在减压低

向300 mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体,充分反应后,在减压低温下蒸发溶液,得到白色固体。请完成下列问题:

(1)由于CO2通入量不同,所得到的白色固体的组成也不同,试推断有几种可能的组成,并分别列出。

(2)若通入CO2气体2.24 L(标准状况下),得到11.9 g的白色固体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少?

答案

(1)有四种可能的组成。即①KOH、K2CO3  ②K2CO3  ③K2CO3、KHCO3④KHCO3

(2)白色固体由K2CO3和KHCO3组成,其质量分别为6.9 g和5.0 g;所用KOH溶液的物质的量浓度为0.50 mol·L-1

解析:该题为讨论型计算题,难度较大,综合性强,着重考查学生的逻辑思维能力和化学计算技能。

(1)CO2缓缓通入KOH溶液中,发生以下反应:

CO2+2KOH====K2CO3+H2O

K2CO3+CO2+H2O====2KHCO3

根据以上反应原理,可知所得白色固体随CO2通入量不同,有以下四种组成方式:

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

(2)设通入CO2 2.24 L时,若全部生成K2CO3,可得K2CO3质量为x,若全部生成KHCO3,其质量为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

由上面两方程式知,生成的固体全部是K2CO3时应该是13.8 g,若生成的固体全部是KHCO3时应该是10.0 g,现生成的固体为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总共是

=0.100 mol。

若K2CO3为a mol ,则KHCO3为(0.100-a) mol。

则得方程:138a+100(0.100-a)=11.9

a=0.050

即K2CO3和KHCO3各为0.050 mol。

K2CO3为138 g·mol-1×0.050 mol=6.9 g

KHCO3为100 g·mol-1×0.050 mol=5.0 g

设KOH溶液浓度为c。依K+守恒的要求,则0.300 L·c=0.050 mol×2+0.050 mol

c=0.50 mol·L-1


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