Question

15．己知CO₂與堿溶液發(fā)生反應時，依次發(fā)生如下離子反應：
CO₂+2OH^-→CO₃^2-+H₂O    CO₂+CO₃^2-+H₂O→2HCO₃^-
（1）向含0.01mol氫氧化鈣的石灰水中通入CO₂，得到0.4g白色沉淀，則通入CO₂的物質(zhì)的量為0.004mol或0.016molmol．
（2）現(xiàn)有NaOH和Ba（OH）₂混合溶液100mL，已知該溶液中c（OH^-）=1mol/L，向溶液中緩緩通入CO₂氣體（溶液體積變化忽略不計）．
①當至少通入CO₂氣體體積為0.56L（標準狀態(tài)）時生成的沉淀最多，則原溶液中氫氧化鈉和氫氧化鋇的物質(zhì)的量濃度各為多少？
②當通入的CO₂氣體總體積為2.24L（標準狀態(tài)）時，溶液中陰離子（OH^-除外）的物質(zhì)的量濃度是多少？

Answer 1

分析 （1）0.4g白色沉淀為碳酸鈣，其物質(zhì)的量為0.004mol，當二氧化碳不足時，根據(jù)C原子守恒可知二氧化碳的物質(zhì)的量為0.004mol，當二氧化碳部分過量時，氫氧化鈣完全反應，其中生成了0.004mol碳酸鈣和0.006mol碳酸氫鈣，結合反應方程式計算出消耗二氧化碳的總物質(zhì)的量；
（2）①根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算出二氧化碳的物質(zhì)的量，氫氧化鋇優(yōu)先反應，再根據(jù)反應CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O計算出消耗氫氧化鋇的物質(zhì)的量，然后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出氫氧化鋇的物質(zhì)的量及氫氧化鋇中氫氧根離子濃度，最后根據(jù)氫氧根離子總濃度計算出氫氧化鈉的濃度；
②根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算出二氧化碳的物質(zhì)的量，結合氫氧根離子濃度偏低反應產(chǎn)物，最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出計算出溶液中陰離子（OH^-除外）的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）0.4g白色沉淀為碳酸鈣，其物質(zhì)的量為：$\frac{0.4g}{100g/mol}$=0.004mol，存在兩種情況：二氧化碳不足和部分過量，
當二氧化碳完全轉化成碳酸鈣時，根據(jù)C原子守恒，生成沉淀時消耗的二氧化碳的物質(zhì)的量為0.004mol；
當二氧化碳部分過量，則0.01mol氫氧化鈣完全反應，反應產(chǎn)物為0.004mol碳酸鈣和0.006mol碳酸氫鈣，根據(jù)C原子守恒可知消耗二氧化碳的總物質(zhì)的量為：0.004mol+0.006mol×2=0.016mol，
故答案為：0.004mol；0.016mol；
（2）①0.56L （標準狀態(tài)）二氧化碳的物質(zhì)的量為：$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol，通入二氧化碳后先發(fā)生反應CO₂+Ba（OH）₂═BaCO₃↓+H₂O，當生成沉淀達到最大時通入二氧化碳的物質(zhì)的量為0.025mol，則氫氧化鋇的物質(zhì)的量為0.025mol，濃度為：$\frac{0.025mol}{0.1L}$=0.25mol/L；
0.25mol/L的氫氧化鋇溶液中含有氫氧根離子的濃度為：0.5mol/L，則氫氧化鈉溶液的濃度為：1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，
答：原溶液中氫氧化鈉和氫氧化鋇的物質(zhì)的量濃度分別為0.05mol/L、0.25mol/L；
②當通入的CO₂氣體總體積為2.24L （標準狀態(tài)）時，二氧化碳的物質(zhì)的量為：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，100mL 1mol/L的氫氧根離子的物質(zhì)的量為：1mol/L×0.1L=0.1mol，n（C0₂）：n（OH^-）=0.1mol：0.1mol=1：1，則氫氧根離子與二氧化碳恰好反應生成碳酸氫根離子，其物質(zhì)的量為0.1mol，
則反應后的溶液中碳酸氫根離子的濃度為：$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L，
答：溶液中陰離子HCO₃^-的物質(zhì)的量濃度為1mol/L．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質(zhì)為解答關鍵，注意熟練掌握物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度等之間的關系，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．