Question

碳酸鈉和碳酸氫鈉在生產(chǎn)、生活中都有重要的應用．現(xiàn)有3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃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，反應完全后生成的CO₂氣體折算成標準狀況下的體積為896mL（設氣體全部逸出，下同）．（1）通過計算可知上述反應中______過量．固體混合物中Na₂CO₃與NaHCO₃的物質(zhì)的量之比為______．
（2）取a g 上述Na₂CO₃和NaHCO₃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，反應完全后生成的CO₂氣體折算成標準狀況下的體積為448mL，則a的值為______；
NaHCO₃在潮濕的空氣中會緩慢的分解，Na₂CO₃會吸收空氣中的水分：Na₂CO₃?nH₂O（n為平均值，n≤10）．取沒有妥善保管已部分變質(zhì)的碳酸氫鈉樣品W 9.52g溶于水配成溶液，慢慢滴入稀鹽酸并不停地攪拌，加入鹽酸的體積與生成的標準狀況下CO₂的體積如圖（已知鹽酸加至15mL時，生成CO₂112mL）．
（3）求x的值．
（4）樣品W中的成分及各成分的物質(zhì)的量．

Answer 1

解：向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加鹽酸，首先發(fā)生反應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，完全反應消耗的鹽酸最多，n（Na₂CO₃）==0.0338mol，消耗鹽酸體積為=0.0676l=67.6mL＜80mL，故鹽酸過量；
3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃固體完全反應，得到CO₂氣體的物質(zhì)的量為=0.04mol，令Na₂CO₃和NaHCO₃的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
，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：鹽酸；1：3；
（2）可能有兩種情況：
①鹽酸過量，由（1）中固體質(zhì)量與二氧化碳體積關(guān)系可知：a：3.58g=448mL：896mL，解得a=1.79g；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反應生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反應生成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，
此時a=106g/mol×0.02mol+84g/mol×0.06mol=7.16g
故答案為：1.79或7.16；
（3）由圖象可知，將Na₂CO₃轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，消耗鹽酸10mL，NaHCO₃完全反應得到二氧化碳2240mL，物質(zhì)的量為=0.1mol，根據(jù)NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知消耗HCl為0.1mol，該階段消耗鹽酸的體積為=0.1L=100mL，故x=10mL+100mL=110mL，
答：x的值為110；
（4）由圖象可知，溶液中含有碳酸鈉，故固體含有Na₂CO₃?nH₂O，將Na₂CO₃轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，消耗鹽酸10mL，由Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃可知，溶液中n（Na₂CO₃）=n（HCl）=0.01L×1mol/L=0.01mol，轉(zhuǎn)化生成的NaHCO₃的物質(zhì)的量為0.01mol，由NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知，溶液中總的NaHCO₃物質(zhì)的量為0.1mol，大于0.01mol，故原固體中含有NaHCO₃，其物質(zhì)的量為0.1mol-0.01mol=0.09mol，原固體中Na₂CO₃?nH₂O的質(zhì)量為9.52g-84g/mol×0.09mol=1.96g，n（Na₂CO₃?nH₂O）=n（Na₂CO₃），故0.01mol×（106+18n）g/mol=1.96g，解得n=5，故原混合固體含有：NaHCO₃為0.09mol、Na₂CO₃?5H₂O為0.01mol，
答：原混合固體含有：0.09molNaHCO₃、0.01mol Na₂CO₃?5H₂O．
分析：向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加鹽酸，首先發(fā)生反應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，完全反應消耗的鹽酸最多，n（Na₂CO₃）==0.0338mol，消耗鹽酸體積為=0.0676l=67.6mL＜80mL，故鹽酸過量；
令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)此計算解答；
（2）可能有兩種情況：①鹽酸過量，根據(jù)（1）中固體質(zhì)量與二氧化碳體積關(guān)系計算；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反應生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反應生成CO₂，NaHCO₃有剩余，根據(jù)方程式計算；
（3）由圖象可知，將Na₂CO₃轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，消耗鹽酸10mL，NaHCO₃完全反應得到二氧化碳2240mL，根據(jù)NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O計算消耗鹽酸的體積，前后兩部分鹽酸體積之和即為x的值；
（4）由圖象可知，溶液中含有碳酸鈉，故固體含有Na₂CO₃?nH₂O，將Na₂CO₃轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，消耗鹽酸10mL，計算轉(zhuǎn)化得到的NaHCO₃的物質(zhì)的量，根據(jù)生成的二氧化碳的體積計算溶液中總的NaHCO₃物質(zhì)的量，進而確定原固體中是否含有NaHCO₃及其物質(zhì)的量，再根據(jù)固體的質(zhì)量確定Na₂CO₃?nH₂O中n的值，據(jù)此解答．
點評：本題考查混合物的有關(guān)計算，題目計算量較大，需要學生有良好的心理素質(zhì)，注意利用極限法與討論法進行的計算，難度較大．