Question

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气体为2.24 L(标准状况)，得到11.9 g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？

Answer 1

(1)四种：①KOH和K₂CO₃(1分)，②K₂CO₃(1分)，③K₂CO₃和KHCO₃(1分)，

④KHCO₃(1分)

(2)K₂CO₃ 6.9 g(3分)，KHCO₃ 5.0 g(3分)；c(KOH⁺)=0.50 mol·L^-1(3分)

解析:

(1)CO₂与KOH充分反应可能发生的反应有：

2KOH+CO₂====K₂CO₃+H₂O

K₂CO₃+CO₂+H₂O====2KHCO₃

因此可能得到的白色固体可能有以下几种组成：①CO₂不足，KOH有余，固体为KOH、K₂CO₃；②恰好完全反应生成K₂CO₃；③恰好完全反应生成KHCO₃；④既有K₂CO₃又有KHCO₃。

(2)根据上述两个反应，假设全部生成K₂CO₃，则白色固体质量为13.8 g；若全部为KHCO₃，则为10 g。而11.9 g正好介于两者之间，说明KHCO₃、K₂CO₃均存在。

根据碳原子守恒，则有

n(K₂CO₃)+n(KHCO₃)==0.1 mol

又根据质量关系，则有

n(K₂CO₃)×138 g·mol^-1+n(KHCO₃)×100 g·mol^-1=11.9 g

解得：n(K₂CO₃)=n(KHCO₃)=0.050 mol

所以m(K₂CO₃)=0.050 mol×138 g·mol^-1=6.9 g

m(KHCO₃)=0.050 mol×100 g·mol^-1=5.0 g

依钾离子守恒，则有0.300 L·c(KOH)=0.050 mol×2+0.050 mol，c(KOH)=0.50 mol·L^-1。