Question

11．向300mLK₂CO₃溶液中缓慢通入一定量的SO₂气体，充分反应后再减压低温条件下蒸发所得溶液，得到了白色固体．
问：（1）SO₂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2.24 L（标准状况下）SO₂气体时，得到25.8g的白色固体．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K₂CO₃溶液的物质的量浓度为多少？

Answer 1

分析 （1）发生反应：①SO₂+2K₂CO₃+H₂O=2KHCO₃+K₂SO₃、②SO₂+K₂CO₃=K₂SO₃+CO₂、③2SO₂+K₂CO₃+H₂O=CO₂+2KHSO₃，可知：
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）=1：2时，发生反应①；
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）=1：1时，发生反应②；
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）=2：1时，发生反应③；
当0.5＜n（SO₂）：n（K₂CO₃）＜1时，发生反应①、②；
当1＜n（SO₂）：n（K₂CO₃）＜2时，发生反应②、③；
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）＜0.5时，发生反应①，K₂CO₃有剩余；
据此分析．
（2）若通入2.24 L（标准状况下）SO₂气体时，SO₂的物质的量为0.1mol，若全部转化为K₂SO₃，其质量为0.1mol×158g/mol=15.8g，根据方程式SO₂+2K₂CO₃+H₂O=2KHCO₃+K₂SO₃可知生成0.2molKHCO₃，其质量为0.2mol×100g/mol=20g，则二者的质量之和大于25.8g，所以发生的反应为：①SO₂+2K₂CO₃+H₂O=2KHCO₃+K₂SO₃、②SO₂+K₂CO₃=K₂SO₃+CO₂，据此计算．

解答 解：（1）向300mLK₂CO₃溶液中缓慢通入一定量的SO₂气体，可能发生的反应：①SO₂+2K₂CO₃+H₂O=2KHCO₃+K₂SO₃、②SO₂+K₂CO₃=K₂SO₃+CO₂、③2SO₂+K₂CO₃+H₂O=CO₂+2KHSO₃，可知：
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）=1：2时，发生反应①，则得到了白色固体为KHCO₃、K₂SO₃；
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）=1：1时，发生反应②，则得到了白色固体为K₂SO₃；
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）=2：1时，发生反应③，则得到了白色固体为KHSO₃；
当0.5＜n（SO₂）：n（K₂CO₃）＜1时，发生反应①、②，则得到了白色固体为KHCO₃、K₂SO₃；
当1＜n（SO₂）：n（K₂CO₃）＜2时，发生反应②、③，则得到了白色固体为K₂SO₃、KHSO₃；
当n（SO₂）：n（K₂CO₃）＜0.5时，发生反应①，K₂CO₃有剩余，则得到了白色固体为KHCO₃、K₂SO₃、K₂CO₃；
故答案为：

n（SO2）：n（K2CO3）	＜0.5	0.5	介于0.5-1	1：1	介于1-2	2：1
白色固体	KHCO3 K2 S O3 K2CO3	KHCO3 K2SO3	KHCO3 K2SO3	K2SO3	K2SO3 KHSO3	KHSO3

；
（2）若通入2.24 L（标准状况下）SO₂气体时，SO₂的物质的量为0.1mol，若全部转化为K₂SO₃，其质量为0.1mol×158g/mol=15.8g，根据方程式SO₂+2K₂CO₃+H₂O=2KHCO₃+K₂SO₃可知生成0.2molKHCO₃，其质量为0.2mol×100g/mol=20g，则二者的质量之和大于25.8g，所以发生的反应为：①SO₂+2K₂CO₃+H₂O=2KHCO₃+K₂SO₃、②SO₂+K₂CO₃=K₂SO₃+CO₂，
设生成的KHCO₃为xmol，
则生成K₂SO₃，其质量为0.1mol×158g/mol=15.8g，生成KHCO₃为25.8g-15.8g=10g，KHCO₃的物质的量为x=$\frac{10g}{100g/mol}$=0.1mol，则n（K）=0.1mol+0.1mol×2=0.3mol，则n（K₂CO₃）=$\frac{1}{2}$×0.3mol=0.15mol，则c（K₂CO₃）=$\frac{0.15mol}{0.3L}$=0.5mol/L；
答：生成K₂SO₃为15.8g，生成KHCO₃为10g；所用的K₂CO₃溶液的物质的量浓度为0.5mol/L．

点评 本题考查混合物的计算，题目难度中等，关键是根据反应的化学方程式判断可能的反应产物，再根据方程式计算．