Question

1．已知20℃時，CO₂密度為1.83g/L，Ca（OH）₂溶解度為0.165g/100g H₂O．20℃時，將NaOH和Ca（OH）₂的混合物2.02g全部溶于897g水中配制成稀溶液，再緩緩?fù)ㄈ隒O₂氣體（不考慮溶解過程中溶質(zhì)之間溶解性的相互影響）．（計算結(jié)果精確到0.01）

（1）20℃時，CO₂的氣體摩爾體積為24.04L/mol；
（2）若在上述溶液中緩緩?fù)ㄈ隒O₂氣體，使其充分反應(yīng)，理論上消耗CO₂的總體積為vmL，則v的取值范圍為831.78＜v＜1214.02；
（3）若消耗360.6mLCO₂氣體時生成沉淀的質(zhì)量剛好達(dá)到最大，則原混合物中NaOH的質(zhì)量為0.91g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氣體摩爾體積Vm=$\frac{M}{ρ}$計算該溫度下二氧化碳的氣體摩爾體積；
（2）Ca（OH）₂溶解度為0.165g/100gH₂O，897g水中最多溶解的氫氧化鈣的質(zhì)量為：$\frac{0.165g}{100g}$×897g=1.48g，且物質(zhì)的量為：$\frac{1.48g}{74g/mol}$=0.02mol，
當(dāng)混合物完全為NaOH時，2.02gNaOH的物質(zhì)的量為：$\frac{2.02g}{40g/mol}$=0.0505mol，0.0505molNaOH與二氧化碳完全反應(yīng)生成碳酸氫鈉時，反應(yīng)結(jié)束，此時消耗二氧化碳的物質(zhì)的量為：0.0505mol，據(jù)此計算出二氧化碳的體積；
當(dāng)混合物中氫氧化鈣達(dá)到飽和時，氫氧化鈣的物質(zhì)的量為0.02mol，混合物中含有氫氧化鈣的物質(zhì)的量為：$\frac{2.02g-1.48g}{74g/mol}$=0.0073mol，當(dāng)反應(yīng)分別生成碳酸氫鈉、碳酸氫鈣時反應(yīng)結(jié)束，此時消耗二氧化碳的體積為：24.04mol/L×（0.02×1+0.0073×2）mol=0.83178L=831.78mL，據(jù)此得出二氧化碳的體積；
（3）消耗360.6mLCO₂氣體時生成沉淀的質(zhì)量剛好達(dá)到最大，通入二氧化碳的物質(zhì)的量為：$\frac{0.3606L}{24.04L/mol}$=0.015mol，
向氫氧化鈉、氫氧化鈣的混合液中通入二氧化碳的過程中，氫氧化鈣優(yōu)先與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，根據(jù)鈣離子守恒，沉淀質(zhì)量最大時通入0.015mol二氧化碳，則原混合液中含有0.015mol氫氧化鈣，含有的氫氧化鈣的質(zhì)量為：74g/mol×0.015mol=1.11g，最后根據(jù)m=nM計算出氫氧化鈉的質(zhì)量．

解答 解：（1）20℃時CO₂密度為1.83g/L，則該溫度下二氧化碳的氣體摩爾體積為：Vm=$\frac{M}{ρ}$=$\frac{44g/mol}{1.83g/L}$=24.04L/mol，
故答案為：24.04；
（2）Ca（OH）₂溶解度為0.165g/100gH₂O，897g水中最多溶解的氫氧化鈣的質(zhì)量為：$\frac{0.165g}{100g}$×897g=1.48g，且物質(zhì)的量為：$\frac{1.48g}{74g/mol}$=0.02mol，
當(dāng)混合物完全為NaOH時，2.02gNaOH的物質(zhì)的量為：$\frac{2.02g}{40g/mol}$=0.0505mol，0.0505molNaOH與二氧化碳完全反應(yīng)生成碳酸氫鈉時，反應(yīng)結(jié)束，此時消耗二氧化碳的物質(zhì)的量為：0.0505mol，體積為：24.04mol/L×0.0505mol=1.21402L=1214.02mL；
當(dāng)混合物中氫氧化鈣達(dá)到飽和時，氫氧化鈣的物質(zhì)的量為0.02mol，混合物中含有氫氧化鈣的物質(zhì)的量為：$\frac{2.02g-1.48g}{74g/mol}$=0.0073mol，當(dāng)反應(yīng)分別生成碳酸氫鈉、碳酸氫鈣時反應(yīng)結(jié)束，此時消耗二氧化碳的體積為：24.04mol/L×（0.02×1+0.0073×2）mol=0.83178L=831.78mL，
所以通入二氧化碳體積的范圍為：831.78＜v＜1214.02，
故答案為：831.78＜v＜1214.02；
（3）消耗360.6mLCO₂氣體時生成沉淀的質(zhì)量剛好達(dá)到最大，通入二氧化碳的物質(zhì)的量為：$\frac{0.3606L}{24.04L/mol}$=0.015mol，
向氫氧化鈉、氫氧化鈣的混合液中通入二氧化碳的過程中，氫氧化鈣優(yōu)先與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，根據(jù)鈣離子守恒，沉淀質(zhì)量最大時通入0.015mol二氧化碳，則原混合液中含有0.015mol氫氧化鈣，含有的氫氧化鈣的質(zhì)量為：74g/mol×0.015mol=1.11g，則原混合物中含有NaOH的質(zhì)量為：2.02g-1.11g=0.91g，
故答案為：0.91g．

點評 本題考查了有關(guān)范圍討論的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的原理為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學(xué)計算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計算能力．