Question

14．現(xiàn)有3.58gNa₂CO₃ 和NaHCO₃的固體混合物，將其制成溶液后，邊攪拌邊逐滴滴加80.0ml 1.0mol/L 鹽酸，反應(yīng)完全后生成的CO₂氣體折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為896ml（設(shè)氣體全部逸出，下同）．回答下列問題：
（1）其中鹽酸過量．
（2）固體混合物中Na₂CO₃ 和NaHCO₃的物質(zhì)的量之比為1：3．
（3）取xg上述Na₂CO₃ 和NaHCO₃的固體混合物，將其制成溶液后，邊攪拌邊逐滴滴加40.0ml 1.0mol/L 鹽酸，反應(yīng)完全后生成的CO₂氣體折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448ml，則x的值可能為1.79或7.16．
（4）取xg上述Na₂CO₃ 和NaHCO₃的固體混合物，將其制成溶液后，邊攪拌邊逐滴
滴加40.0ml 1.0mol/L 鹽酸，反應(yīng)完全后生成的CO₂氣體折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為yml，當(dāng)2.864≤x＜14.32時(shí)，y與x的函數(shù)關(guān)系式是y=896-$\frac{11200x}{179}$．

Answer 1

分析 向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加鹽酸，首先發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，Na₂CO₃完全轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，再發(fā)生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
（1）由方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O、NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知，假定3.58g全部是Na₂CO₃，完全反應(yīng)消耗的鹽酸最多，n（Na₂CO₃）=$\frac{3.58g}{106g/mol}$=0.0338mol，消耗鹽酸體積為：$\frac{0.0338mol×2}{1mol/L}$=0.0676l=67.6mL＜80mL，故鹽酸過量；
（2）設(shè)Na₂CO₃和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和與二氧化碳的物質(zhì)的量列方程，據(jù)此計(jì)算解答；
（3）可能有兩種情況：①鹽酸過量，根據(jù)（2）中固體質(zhì)量與二氧化碳體積關(guān)系計(jì)算；②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反應(yīng)生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反應(yīng)生成CO₂，NaHCO₃有剩余，根據(jù)方程式計(jì)算；
（4）40.0mL 1.0mol/L 鹽酸，鹽酸的物質(zhì)的量為0.04mol，設(shè)Na₂CO₃和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為n和3n，則x=106×n+84×3n=358n，所以n=$\frac{x}{358}$，
當(dāng)反應(yīng)完全后生成的CO₂氣體折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為ymL，當(dāng)x=2.864時(shí)，n=$\frac{2.864}{358}$mol=0.08mol，混合物中含有0.08mol碳酸鈉、0.24mol碳酸氫鈉，
則鹽酸剛好完全被消耗，生成的氣體最多，隨著x的量的不斷增加，鹽酸不足，即部分碳酸氫鈉沒有反應(yīng)，生成的氣體越來越少，直到x=14.32，不再生成氣體，根據(jù)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知該步反應(yīng)消耗的鹽酸為nmol，生成了nmol NaHCO₃，所以反應(yīng)后生成NaHCO₃的物質(zhì)的量為4nmol，而鹽酸的物質(zhì)的量剩余（0.04-n）mol，根據(jù)反應(yīng)NaHCO₃+HCl=CO₂↑+H₂O+NaCl可知生成CO₂的物質(zhì)的量為：（0.04-n）mol，
將n=$\frac{x}{358}$帶入（0.04-n）mol得出y與x的函數(shù)關(guān)系式．

解答 解：向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加鹽酸，首先發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，Na₂CO₃完全轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，再發(fā)生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
（1）由方程式Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O、NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知，假定3.58g全部是Na₂CO₃，完全反應(yīng)消耗的鹽酸最多，n（Na₂CO₃）=$\frac{3.58g}{106g/mol}$=0.0338mol，消耗鹽酸體積為：$\frac{0.0338mol×2}{1mol/L}$=0.0676l=67.6mL＜80mL，故鹽酸過量，
故答案為：鹽酸；
（2）3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃固體完全反應(yīng)，得到CO₂氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，設(shè)Na₂CO₃和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：x+y=0.04、106x+84y=3.58，解得：x=0.01、y=0.03，
故固體混合物中Na₂CO₃與NaHCO₃的物質(zhì)的量之比為0.01mol：0.03mol=1：3，
故答案為：1：3；
（3）可能有兩種情況：①鹽酸過量，由（2）中固體質(zhì)量與二氧化碳體積關(guān)系可知：x：3.58g=448mL：896mL，解得：x=1.79g；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反應(yīng)生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反應(yīng)生成CO₂，NaHCO₃有剩余，n_總（HCl）=0.4L×1.0mol/L=0.04mol，則：
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O（后發(fā)生）
      0.02mol  0.02mol
   Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，
0.02mol  0.02mol
故則原混合物中Na₂CO₃為0.02mol，NaHCO₃為0.06mol，
則：x=106g/mol×0.02mol+84g/mol×0.06mol=7.16g
故答案為：1.79或7.16；
（4）取xg上述Na₂CO₃和NaHCO₃的固體混合物，將其制成溶液后，邊攪拌邊逐滴滴加40.0ml 1.0mol/L 鹽酸，鹽酸的物質(zhì)的量為0.04mol，
設(shè)Na₂CO₃和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為n和3n，則x=106×n+84×3n=358n，所以n=$\frac{x}{358}$，
當(dāng)反應(yīng)完全后生成的CO₂氣體折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為ymL，當(dāng)x=2.864時(shí)，n=$\frac{2.864}{358}$mol=0.08mol，混合物中含有0.08mol碳酸鈉、0.24mol碳酸氫鈉，
則鹽酸剛好完全被消耗，生成的氣體最多，隨著x的量的不斷增加，鹽酸不足，即部分碳酸氫鈉沒有反應(yīng)，生成的氣體越來越少，直到x=14.32，不再生成氣體，根據(jù)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知該步反應(yīng)消耗的鹽酸為nmol，生成了nmol NaHCO₃，所以反應(yīng)后生成NaHCO₃的物質(zhì)的量為4nmol，而鹽酸的物質(zhì)的量剩下（0.04-n）mol，
根據(jù)反應(yīng)NaHCO₃+HCl=CO₂↑+H₂O+NaCl可知生成CO₂的物質(zhì)的量為：（0.04-n）mol，
所以y與x的函數(shù)關(guān)系式為：y=（0.04-n）×22.4×1000=（0.04-$\frac{x}{358}$）×22.4×1000=896-$\frac{11200x}{179}$，
故答案為：896-$\frac{11200x}{179}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度較大，明確發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，（4）為難點(diǎn)，注意掌握解答方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．