题目

向300mL 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．请回答下列问题：
（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气体为2.24L（标准状况下），得到11.9g的白色团体．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．

提问时间：2020-10-15

答案

（1）本题涉及的反应有：CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O，CO₂+KOH=KHCO₃，
由方程式可知，反应分四个阶段进行：
①CO₂通入量较少时主要得到K₂CO₃并有过量的KOH；
②当KOH恰巧完全反应，只存在生成物K₂CO₃；
③继续通入CO₂时，开始有KHCO₃生成；
④通入的CO₂使K₂CO_3全部转化成KHCO₃．
所以有四种组合，分别是：①K₂CO₃+KOH②K₂CO₃③K₂CO₃+KHCO₃④KHCO₃；
答：可能的组成有：①K₂CO₃+KOH②K₂CO₃③K₂CO₃+KHCO₃④KHCO₃；
（2）由：①CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O②CO₂+KOH=KHCO₃
2.24L（标态）CO₂气体的物质的量为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
∴得到的白色固体是 K₂CO₃和KHCO₃的混合物．
设白色固体中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
解此方程组，得
x=0.0500mol（K₂CO₃）
y=0.0500mol（KHCO₃）
∴白色固体中，K₂CO₃ 质量为138g•mol^-1 ×0.0500mol=6.90g
KHCO₃质量为100 g•mol^-1×0.0500mol=5.00g
消耗KOH物质的量为 2xmol+ymol=2×0.0500mol+0.0500mol=0.150mol
∴所用KOH溶液物质的量浓度为 0.150mol/0.300L=0.500 mol•L^-1
答：K₂CO₃ 质量为：6.9g，KHCO₃质量为：5.0g，KOH溶液物质的量浓度为：0.5mol•L^-1