Question

将标况下一定体积的CO₂气体通入1L 0.015mol/L澄清石灰水中，得到沉淀质量为1g，求通入的CO₂的体积是多少？如果反应后溶液体积仍为1L，则最终溶液中Ca²⁺的物质的量浓度是多少？（请书写必要的计算过程）

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：二氧化碳通入澄清石灰水中，发生反应Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O，CO₂+CaCO₃↓+H₂O=Ca（HCO₃）₂，根据二氧化碳与氢氧化钙的量的关系计算，得到沉淀质量为1g，可能二氧化碳少量或过量，据此分析结合方程式解答．

解答： 解：少量二氧化碳通入澄清石灰水中得到沉淀Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O，过量沉淀溶解，CO₂+CaCO₃↓+H₂O=Ca（HCO₃）₂，1L 0.015mol/L澄清石灰水中n[Ca（OH）₂]=cv=0.015mol/L×1L=0.015mol，得到沉淀质量为1g，n（CaCO₃）=

m

M

=

1g

100g/mol

=0.01mol，
当二氧化碳少量时，只发生：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O则：n（CO₂）=n（CaCO₃）=0.01mol，V=n×V_m=0.01mol×22.4mol/L=0.224L，
当二氧化碳过量时，沉淀部分溶解，先发生Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O，则：n（CO₂）=n[Ca（OH）₂]=n（CaCO₃）=0.015mol，再发生CO₂+CaCO₃↓+H₂O=Ca（HCO₃）₂，剩余0.01mol碳酸钙，溶解0.015mol-0.01mol=0.005mol，需再铜二氧化碳0.005mol，所以需二氧化碳总共为0.015mol+0.005mol=0.02mol，V=n×V_m=0.02mol×22.4mol/L=0.448L，
1L 0.015mol/L澄清石灰水中n[Ca（OH）₂]=cv=0.015mol/L×1L=0.015mol，得到沉淀质量为1g，n（CaCO₃）=

m

M

=

1g

100g/mol

=0.01mol，所以最终溶液中Ca²⁺的物质的量为0.015mol-0.01mol=0.005mol，
如果反应后溶液体积仍为1L，则最终溶液中Ca²⁺的物质的量浓度c=

n

v

=

0.005mol

1L

=0.005mol/L，
答：二氧化碳少量时，通入的CO₂的体积为0.224L，二氧化碳过量时，通入的CO₂的体积为0.448L，最终溶液中Ca²⁺的物质的量浓度0.005mol/L；

点评：本题考查化学方程式的计算，掌握二氧化碳通入澄清石灰水中少量得到沉淀，过量沉淀溶解是解答的关键，题目难度不大．