Question

向100mL、2mol/L的NaOH溶液中緩慢通入一定量的CO₂氣體，充分反應(yīng)后，在減壓低溫下蒸發(fā)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和質(zhì)量也不同，試通過推斷和計(jì)算填寫下表．（可不填滿，也可增加行）

標(biāo)準(zhǔn)狀況V（CO2）/L	所得固體組成（填化學(xué)式）	所得固體質(zhì)量m/g

（2）若得到13.7g 的白色固體．則此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的，其質(zhì)量各為多少？所用通入CO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為多少升？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）發(fā)生反應(yīng)：①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、②CO₂+NaOH=NaHCO₃，可知：
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）＞2時，發(fā)生反應(yīng)①，NaOH有剩余；
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）=2時，發(fā)生反應(yīng)①，NaOH與二氧化碳恰好反應(yīng)；
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）=1時，發(fā)生反應(yīng)②，NaOH與二氧化碳恰好反應(yīng)；
當(dāng)1＜n（NaOH）：n（CO₂）＜2時，發(fā)生反應(yīng)①、②；
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）＜1時，發(fā)生反應(yīng)②，二氧化碳有剩余；
結(jié)合方程式計(jì)算生成固體的質(zhì)量；
（2）根據(jù)（1）各情況下固體的質(zhì)量判斷13.7g白色固體的組成，利用鈉離子守恒及固體質(zhì)量列方程計(jì)算各成分質(zhì)量，再根據(jù)碳原子守恒計(jì)算二氧化碳的體積．

解答： 解：（1）NaOH的物質(zhì)的量=0.1L×2mol/L=0.2mol，其質(zhì)量為0.2mol×40g/mol=8g，
發(fā)生反應(yīng)：①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、②CO₂+NaOH=NaHCO₃，可知：
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）＞2時，發(fā)生反應(yīng)①，NaOH有剩余，固體為：NaOH、Na₂CO₃，此時n（CO₂）＜

0.2mol

2

=0.1mol，即0＜V（CO₂）＜2.24L，固體最大質(zhì)量＜0.1mol×106g/mol=10.6g，即8＜m＜10.6；
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）=2時，發(fā)生反應(yīng)①，NaOH與二氧化碳恰好反應(yīng)，固體為Na₂CO₃，此時n（CO₂）=

0.2mol

2

=0.1mol，即V（CO₂）=2.24L，固體質(zhì)量=0.1mol×106g/mol=10.6g，即m=10.6；
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）=1時，發(fā)生反應(yīng)②，NaOH與二氧化碳恰好反應(yīng)，固體為NaHCO₃，此時n（CO₂）=0.2mol，即V（CO₂）=4.48L，固體質(zhì)量=0.2molol×84g/mol=16.8g，即m=16.8；
當(dāng)1＜n（NaOH）：n（CO₂）＜2時，發(fā)生反應(yīng)①、②，固體為Na₂CO₃、NaHCO₃，產(chǎn)生0.1＜n（CO₂）＜0.2，即2.24＜V（CO₂）＜4.48，10.6＜m＜16.8；
當(dāng)n（NaOH）：n（CO₂）＜1時，發(fā)生反應(yīng)②，二氧化碳有剩余，固體為NaHCO₃，此時n（CO₂）＞0.2mol，即V（CO₂）=4.48L，固體質(zhì)量=0.2molol×84g/mol=16.8g，即m=16.8，
故答案為：

標(biāo)準(zhǔn)狀況V（CO2）L	所得固體組成（填化學(xué)式）	所得固體質(zhì)量mg
0＜V＜2.24	NaOH、Na2CO3	8＜m＜10.6
V=2.24	Na2CO3	m=10.6
2.24＜V＜4.48	Na2CO3、NaHCO3	10.6＜m＜16.8
V≥4.48	NaHCO3	m=16.8

；
（2）根據(jù)上表知13.7g白色固體由Na₂CO₃、NaHCO₃組成，
設(shè)Na₂CO₃物質(zhì)的量為xmol，NaHCO₃物質(zhì)的量為ymol，
由鈉元素守恒得：2x+y=0.2
由二者質(zhì)量得：106x+84y=13.7
解得：x=0.05    y=0.1
故m（Na₂CO₃）=0.05mol×106g/mol=5.3g
m（NaHCO₃）=0.1mol×84g/mol=8.4g
由碳元素守恒，n（CO₂）=n（Na₂CO₃0+n（NaHCO₃）=0.15mol，故V（CO₂）=0.15mol×22.4L/mol=3.36L，
答：m（Na₂CO₃）=5.3g，m（NaHCO₃）=8.4g；3.36L．

點(diǎn)評：本題考查混合物的計(jì)算，題目難度中等，關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式判斷可能的反應(yīng)產(chǎn)物，再根據(jù)方程式計(jì)算．