Question

15．氢氧化钾与氢氧化钠有相似的性质：放置在空气中极易吸收空气中的水分而潮解．也易与CO₂反应而变质．某学习小组对实验室久置的KOH的变质程度进行探究：先称取10gKOH样品，配成溶液，然后向溶液中逐滴加入质量分数为14.6%的稀盐酸，实验测得加入稀盐酸的质量与产生CO₂气体的质量关系如图所示．
（1 ）KOH变质的原因CO₂+2KOH═K₂CO₃+H₂O（用化学方程式表示）．
（2）由图象，该学习小组判断KOH样品部分变质，他们的判断依据是开始没有气泡产生，说明稀盐酸先与氢氧化钾反应，氢氧化钾被消耗完，稀盐酸再与碳酸钾反应，才有气泡产生．请你选用其它类別的物质重新设计实验证明他们的判断是正确的（写出实验操作步骤、现象和结论）．
（3）古法中，将贝壳灼烧后的固体与草木灰（主要成分是K₂CO₃）在水中相互作用制取KOH．在上述过程中，发生化合反应的现象是放热．发生复分解反应的化学方程式为Ca（OH）₂+K₂CO₃═2KOH+CaCO₃↓．
（4）超氧化钾KO₂ 又称“化学氧自救器”，用于煤矿井下应急．它能与人呼出的CO₂接触产生氧气，同时生成碳酸钾．发生反应的化学方化学式是4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂．
（5）试根据图象计算：l0gKOH样品中未变质的KOH的质量分数．

Answer 1

分析 （1）根据久置的氢氧化钾变质的原因是与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钾和水，反应的化学方程式为：CO₂+2KOH═K₂CO₃+H₂O．
（2）根据氢氧化钾变质后会生成碳酸钾，只要检验是否含有CO₃^2-，就能判断是否变质了；为证明溶液部分变质，即要证明溶液中既有氢氧化钾又有碳酸钾；由于两物质都能使酚酞变红，因此需要先加入试剂除去溶液中的碳酸钾，然后再使用酚酞检验氢氧化钾的存在．
（3）本题是典型的文字叙述式信息给予题，根据创设的三个问题可知，要解决问题必须弄清制备氢氧化钾的反应过程，结合本题信息，再联想学过的氢氧化钠的制备，可以提炼出其中有效信息，明确其反应过程：①贝壳（主要成分是碳酸钙）灼烧：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑；②灼烧后的固体与水作用：CaO+H₂O═Ca（OH）₂；③氢氧化钙与草木灰（主要成分是碳酸钾）在水中作用：Ca（OH）₂+K₂CO₃═2KOH+CaCO₃↓．以上三种反应就是三种基本类型，即分解反应、化合反应和复分解反应，
（4）根据二氧化碳和超氧化钾反应的反应物、生成物及方程式的书写方法书写方程式；
（5）由图可知生成二氧化碳的质量；根据二氧化碳的质量求出碳酸钾的质量，以及氢氧化钾的质量．

解答 解：
（1）久置的氢氧化钾变质的原因是与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钾和水，反应的化学方程式为：CO₂+2KOH═K₂CO₃+H₂O．
（2）由图象，该学习小组判断KOH样品部分变质，他们的判断依据是加稀盐酸，开始没有气泡产生，说明稀盐酸先与氢氧化钾反应，氢氧化钾被消耗完，
稀盐酸再与碳酸钾反应，有气泡产生．
鉴别溶液中既有氢氧化钾又含有碳酸钾时，可首先加入氯化钡或氯化钙等盐把溶液中的碳酸钾变成沉淀而除去，而氢氧化钾不与此类物质反应，所以，产生沉淀后进行过滤，向滤液滴加无色酚酞时，滤液变红可说明滤液中含有氢氧化钾；产生的白色沉淀可以说明溶液中含有碳酸钾；
（3）贝壳（主要成分是碳酸钙）灼烧：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，属于分解反应，灼烧后的固体与水作用：CaO+H₂O═Ca（OH）₂，属于化合反应，氢氧化钙与草木灰（主要成分是碳酸钾）在水中作用：Ca（OH）₂+K₂CO₃═2KOH+CaCO₃↓，属于复分解反应；
在上述过程中，发生化合反应的现象是放热；氢氧化钙与碳酸钾的反应为复分解反应，化学方程式为：Ca（OH）₂+K₂CO₃=2KOH+CaCO₃↓；
（4）二氧化碳与超氧化钾反应的产物K₂CO₃和O₂，方程式是4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；
（5）由图可知生成二氧化碳的质量2.2g；
设样品中K₂CO₃的质量为x．
K₂CO₃+2HCl=2KCl+H₂O+CO₂↑
99                                   44
x                                     2.2g
$\frac{99}{x}=\frac{44}{2.2g}$
x=4.95g
l0gKOH样品中未变质的KOH的质量分数=$\frac{10g-4.95g}{10g}×$100%=50.5%
答案：
（1）CO₂+2KOH═K₂CO₃+H₂O．
（2）开始没有气泡产生，说明稀盐酸先与氢氧化钾反应，氢氧化钾被消耗完，稀盐酸再与碳酸钾反应，才有气泡产生；
取少量样品溶液于试管中，加入过量BaCl₂溶液，过滤，有白色沉淀生成，说明样品溶液中含K₂CO₃溶液；
取滤液于试管中，滴加无色酚酞试液，溶液呈红色，说明样品溶液中含有KOH；
（3）放热；Ca（OH）₂+K₂CO₃═2KOH+CaCO₃↓；
（4）4KO₂+2CO₂=2K₂CO₃+3O₂；
（5）50.5%．

点评 本题综合考查了学生对图象问题的识别能力，近几年中考题中对此类问题的考查越来越多，解题关键还是要看明确图象所表示的意义，综合性较强，易出错．