Question

7．将KOH和Ca（OH）₂混合物1.86g全部溶于一定量水中形成稀溶液，再缓缓通入足量的CO₂气体．当生成沉淀的质量刚好最大时，消耗CO₂的体积为224mL[已知该条件下CO₂的密度为（44÷22.4）g/l，忽略CO₂溶于水情况．已知CaCO₃+H₂O+CO₂=Ca（HCO₃）₂]CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
（1）生成沉淀的质量刚好最大时，反应的化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O．
（2）原混合物中Ca（OH）₂的质量为0.74g．
（3）沉淀恰好溶解时，消耗CO₂的体积为896mL
（4）写出溶液中生成沉淀的质量m（g）与通入CO₂的体积V（mL）之间的函数表达式．
（5）在图示坐标系上，画出生成沉淀的质量m（g）与通入CO₂的体积V（mL）的关系曲线．

Answer 1

分析 KOH和Ca（OH）₂混合物溶于水中形成稀溶液，通入足量的CO₂气体所发生的离子反应有：
①2OH^-+CO₂=CO₃^2-，②CO₃^2-+Ca²⁺=CaCO₃↓③CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，
根据以上反应，可把反应分为四个阶段：
（1）二氧化碳会先和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，方程式为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，
（2）二氧化碳会继续和氢氧化钾反应，方程式为2K0H+CO₂=K₂CO₃+H₂O，
（3）二氧化碳会继续和碳酸钾反应，方程式为K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃，
（4）二氧化碳会继续和碳酸钙反应生成碳酸氢钙，方程式为CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，
据消耗CO₂的体积为224mL结合化学方程式计算．

解答 解：（1）二氧化碳会先和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，方程式为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，
故答案为：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）根据反应方程式为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，
设氢氧化钙的物质的量为x，那么x应该等于二氧化碳的量，即$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，
所以氢氧化钙的质量为0.01mol×74g/mol=0.74g，
故答案为：0.74；
（3）1.86gKOH和Ca（OH）₂混合物中，n（KOH）=$\frac{1.86g-0.74g}{56g/mol}$=0.02mol，
沉淀恰好溶解时，所反应的反应以此有：
①CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O
    0.01mol 0.01mol
②2K0H+CO₂=K₂CO₃+H₂O
    0.02mol  0.01mol
③K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃，
    0.01mol  0.01mol
④CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂
   0.01mol  0.01mol
沉淀恰好溶解时，消耗CO₂的物质的量为0.01mol+0.01mol+0.01mol+0.01mol=0.04mol，
体积为：0.04mol×22.4L/mol=0.896L，即896ml，
故答案为：896；
3、①当V≤224ml时，反应为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，$\frac{Vml}{22400ml/mol}=\frac{mg}{100g/mol}$，m=$\frac{V}{224}$g；
 ②当224＜V≤672ml时，反应为①CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O，②2K0H+CO₂=K₂CO₃+H₂O③K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃，
m=0.01mol×100g/mol=1g；
③当672＜V＜896L时，反应为CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca（HCO₃）₂，$\frac{（V-672）ml}{22400ml/mol}=\frac{（1-m）g}{100g/mol}$，m=（1-$\frac{V-672}{224}$）g；
④当V≥896ml时，m=0g，方程式为K₂CO₃+CO₂+H₂O=2KHCO₃
故答案为：

V的取值范围	m=f（V）
0≤V＜224	m=V/224
224≤V≤672	m=1
672≤V≤896	m=1-（V-672）/224

（5）根据（4）分析可画出图象为：．

点评 本题考查混合物的计算，题目难度较大，注各阶段的反应物的物质的量以及发生的化学反应，用讨论法计算．