Question

碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中都有重要的应用．现有3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加80.0mL 1.0mol/L盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为896mL（设气体全部逸出，下同）．（1）通过计算可知上述反应中______过量．固体混合物中Na₂CO₃与NaHCO₃的物质的量之比为______．
（2）取a g 上述Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加40.0mL 1.0mol/L盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为448mL，则a的值为______；
NaHCO₃在潮湿的空气中会缓慢的分解，Na₂CO₃会吸收空气中的水分：Na₂CO₃?nH₂O（n为平均值，n≤10）．取没有妥善保管已部分变质的碳酸氢钠样品W 9.52g溶于水配成溶液，慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌，加入盐酸的体积与生成的标准状况下CO₂的体积如图（已知盐酸加至15mL时，生成CO₂112mL）．
（3）求x的值．
（4）样品W中的成分及各成分的物质的量．

Answer 1

【答案】分析：向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加盐酸，首先发生反应Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，Na₂CO₃完全转化为NaHCO₃，再发生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，完全反应消耗的盐酸最多，n（Na₂CO₃）==0.0338mol，消耗盐酸体积为=0.0676l=67.6mL＜80mL，故盐酸过量；
令Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与二氧化碳的物质的量列方程，据此计算解答；
（2）可能有两种情况：①盐酸过量，根据（1）中固体质量与二氧化碳体积关系计算；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na₂CO₃反应生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反应生成CO₂，NaHCO₃有剩余，根据方程式计算；
（3）由图象可知，将Na₂CO₃转化为NaHCO₃，消耗盐酸10mL，NaHCO₃完全反应得到二氧化碳2240mL，根据NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O计算消耗盐酸的体积，前后两部分盐酸体积之和即为x的值；
（4）由图象可知，溶液中含有碳酸钠，故固体含有Na₂CO₃?nH₂O，将Na₂CO₃转化为NaHCO₃，消耗盐酸10mL，计算转化得到的NaHCO₃的物质的量，根据生成的二氧化碳的体积计算溶液中总的NaHCO₃物质的量，进而确定原固体中是否含有NaHCO₃及其物质的量，再根据固体的质量确定Na₂CO₃?nH₂O中n的值，据此解答．
解答：解：向Na₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液中滴加盐酸，首先发生反应Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，Na₂CO₃完全转化为NaHCO₃，再发生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，完全反应消耗的盐酸最多，n（Na₂CO₃）==0.0338mol，消耗盐酸体积为=0.0676l=67.6mL＜80mL，故盐酸过量；
3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃固体完全反应，得到CO₂气体的物质的量为=0.04mol，令Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量分别为xmol、ymol，则：
，解得x=0.01，y=0.03，
故固体混合物中Na₂CO₃与NaHCO₃的物质的量之比为0.01mol：0.03mol=1：3，
故答案为：盐酸；1：3；
（2）可能有两种情况：
①盐酸过量，由（1）中固体质量与二氧化碳体积关系可知：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反应生成NaHCO₃，然后再和NaHCO₃反应生成CO₂，NaHCO₃有剩余，n_总（HCl）=0.4L×1.0mol/L=0.04mol，则：
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O（后发生）
      0.02mol  0.02mol
   Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，
0.02mol  0.02mol
故则原混合物中Na₂CO₃为0.02mol，NaHCO₃ 为0.06mol，
此时a=106g/mol×0.02mol+84g/mol×0.06mol=7.16g
故答案为：1.79或7.16；
（3）由图象可知，将Na₂CO₃转化为NaHCO₃，消耗盐酸10mL，NaHCO₃完全反应得到二氧化碳2240mL，物质的量为=0.1mol，根据NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知消耗HCl为0.1mol，该阶段消耗盐酸的体积为=0.1L=100mL，故x=10mL+100mL=110mL，
答：x的值为110；
（4）由图象可知，溶液中含有碳酸钠，故固体含有Na₂CO₃?nH₂O，将Na₂CO₃转化为NaHCO₃，消耗盐酸10mL，由Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃可知，溶液中n（Na₂CO₃）=n（HCl）=0.01L×1mol/L=0.01mol，转化生成的NaHCO₃的物质的量为0.01mol，由NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O可知，溶液中总的NaHCO₃物质的量为0.1mol，大于0.01mol，故原固体中含有NaHCO₃，其物质的量为0.1mol-0.01mol=0.09mol，原固体中Na₂CO₃?nH₂O的质量为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，故原混合固体含有：NaHCO₃为0.09mol、Na₂CO₃?5H₂O为0.01mol，
答：原混合固体含有：0.09molNaHCO₃、0.01mol Na₂CO₃?5H₂O．
点评：本题考查混合物的有关计算，题目计算量较大，需要学生有良好的心理素质，注意利用极限法与讨论法进行的计算，难度较大．