Question

17．草酸钙晶体（CaC₂O₄•H₂O）可用作分离稀有金属的载体．
①在一定温度下向2L的密闭容器放入足量草酸钙（固体所占体积忽略不计）发生反应：CaC₂O₄（s）?CaO（s）+CO（g）+CO₂（g），若前5min内生成CaO的质量为11.2g，则该段时间内v（CO）=0.02mol•L^-1•min^-1；当反应达到平衡后，将容器体积压缩到原来的一半，则下列说法正确的是C（填答案选项编号）．
A．平衡不移动，CaO的质量不变
B．平衡发生移动，且CaC₂O₄的分解率增大
C．平衡发生移动，但CO和CO₂的浓度都没有改变
D．平衡向逆反应方向移动，且该反应的化学平衡常数减小
②某温度下，向0.3mol/L的Na₂CO₃溶液中加入足量CaC₂O₄粉末后（忽略溶液体积变化），充分搅拌，发生反应：CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄（s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq）．静置后沉淀转化达到平衡．求此时溶液中的c（C₂O₄^2-）=0.2mol•L^-1．已知：该温度下，K_SP（CaC₂O₄）=5.0×10^-9；K_SP（CaCO₃）=2.5×10^-9．

Answer 1

分析 ①前5min 内生成CaO的质量为11.2g，n（CO）=n（CaO）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO）；该反应中只有CO和CO₂为气体，将容器体积压缩到原来的一半，气体浓度增大，平衡逆向移动，温度不变，平衡常数不变，即K=[CO]•[CO₂]不变，据此分析；
②该反应的K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（Ca{C}_{2}{O}_{4}）}{{K}_{sp}（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{2.5×1{0}^{-9}}$=2.0，设c（CO₃^2-）转化了x，则生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.3-x），结合K的表达式计算；

解答 解：①前5min 内生成CaO的质量为11.2g，n（CO）=n（CaO）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，则该段时间内v（CO）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.02mol•L^-1•min^-1；
当反应达到平衡后，将容器体积压缩到原来的一半，该反应中只有CO和CO₂为气体，气体浓度增大，平衡逆向移动，
A．平衡会向着逆向移动，故A错误；
B．平衡逆向移动，则CaC₂O₄的分解率减小，故B错误；
C．温度不变，平衡常数不变，即K=[CO]•[CO₂]不变，所以平衡移动后，CO和CO₂的浓度都没有改变，故C正确；
D．温度不变，平衡常数不变，故D错误；
故答案为：0.02；C；
②反应CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄（s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq）的平衡常数K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{sp}（Ca{C}_{2}{O}_{4}）}{{K}_{sp}（CaC{O}_{3}）}$=$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{2.5×1{0}^{-9}}$=2.0，
设平衡时c（CO₃^2-）转化了x，则生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.3-x），则：K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{x}{0.3-x}$=2.0，解得：x=0.2mol•L?¹，
故答案为：0.2．

点评 本题考查化学平衡的计算、难溶物溶度积的计算，题目难度中等，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握溶度积的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．