Question

17．草酸鈣晶體（CaC₂O₄•H₂O）可用作分離稀有金屬的載體．
①在一定溫度下向2L的密閉容器放入足量草酸鈣（固體所占體積忽略不計(jì)）發(fā)生反應(yīng)：CaC₂O₄（s）?CaO（s）+CO（g）+CO₂（g），若前5min內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，則該段時(shí)間內(nèi)v（CO）=0.02mol•L^-1•min^-1；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器體積壓縮到原來(lái)的一半，則下列說(shuō)法正確的是C（填答案選項(xiàng)編號(hào)）．
A．平衡不移動(dòng)，CaO的質(zhì)量不變
B．平衡發(fā)生移動(dòng)，且CaC₂O₄的分解率增大
C．平衡發(fā)生移動(dòng)，但CO和CO₂的濃度都沒有改變
D．平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，且該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)減小
②某溫度下，向0.3mol/L的Na₂CO₃溶液中加入足量CaC₂O₄粉末后（忽略溶液體積變化），充分?jǐn)嚢�，發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄（s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq）．靜置后沉淀轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡．求此時(shí)溶液中的c（C₂O₄^2-）=0.2mol•L^-1．已知：該溫度下，K_SP（CaC₂O₄）=5.0×10^-9；K_SP（CaCO₃）=2.5×10^-9．

Answer 1

分析 ①前5min 內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，n（CO）=n（CaO）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CO）；該反應(yīng)中只有CO和CO₂為氣體，將容器體積壓縮到原來(lái)的一半，氣體濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，即K=[CO]•[CO₂]不變，據(jù)此分析；
②該反應(yīng)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，設(shè)c（CO₃^2-）轉(zhuǎn)化了x，則生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.3-x），結(jié)合K的表達(dá)式計(jì)算；

解答 解：①前5min 內(nèi)生成CaO的質(zhì)量為11.2g，n（CO）=n（CaO）=$\frac{11.2g}{56g/mol}$=0.2mol，則該段時(shí)間內(nèi)v（CO）=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{5min}$=0.02mol•L^-1•min^-1；
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器體積壓縮到原來(lái)的一半，該反應(yīng)中只有CO和CO₂為氣體，氣體濃度增大，平衡逆向移動(dòng)，
A．平衡會(huì)向著逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B．平衡逆向移動(dòng)，則CaC₂O₄的分解率減小，故B錯(cuò)誤；
C．溫度不變，平衡常數(shù)不變，即K=[CO]•[CO₂]不變，所以平衡移動(dòng)后，CO和CO₂的濃度都沒有改變，故C正確；
D．溫度不變，平衡常數(shù)不變，故D錯(cuò)誤；
故答案為：0.02；C；
②反應(yīng)CO₃^2-（aq）+CaC₂O₄（s）?CaCO₃（s）+C₂O₄^2-（aq）的平衡常數(shù)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，
設(shè)平衡時(shí)c（CO₃^2-）轉(zhuǎn)化了x，則生成c（C₂O₄^2-）=x，剩余c（CO₃^2-）=（0.3-x），則：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，
故答案為：0.2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算、難溶物溶度積的計(jì)算，題目難度中等，明確化學(xué)平衡及其影響為解答關(guān)鍵，注意掌握溶度積的概念及表達(dá)式，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．