Question

6．己知反應：Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑，將二氧化硅和碳酸氫鈉的混合物 14.4g在高溫下加熱到固體質量不再改變，冷卻后稱量為9.1g．另取1.44g的混合物放入l00mL鹽酸中恰好反應，溶液呈中性（假設CO₂完全逸出）．則
（1）原混合物中二氧化硅的質量是6克
（2）該鹽酸的pH為1．

Answer 1

分析 （1）NaHCO₃會分解，生成Na₂CO₃，H₂O和CO₂，生成的Na₂CO₃與SiO₂在高溫下反應生成Na₂SiO₃和CO₂，綜合以上看整個反應過程，根據差量法確定混合物中SiO₂的量；
（2）混合物中只有NaHCO₃能與鹽酸反應，根據第（1）題中得到的混合物中的混合物比例關系，結合反應關系確定鹽酸的濃度，繼而確定鹽酸的pH．

解答 解：（1）混合物為NaHCO₃和SiO₂，在較高溫度下，NaHCO₃NaHCO₃分解，發(fā)生反應：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，高溫下，Na₂CO₃與SiO₂發(fā)生反應：Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑，綜合以上過程，發(fā)生的總反應為：2NaHCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+H₂O+2CO₂↑△m=106，
分情況討論，若原混合物中SiO₂過量，則反應按NaHCO₃完全反應計算，因此原混合物中NaHCO₃的質量為$\frac{（14.4g-9.1g）×2×84}{106}=8.4g$，則原混合物中SiO₂的質量為14.4g-8.4g=6g，剩余的9.1g應為反應剩余的SiO₂和反應生成的Na₂SiO₃，再經過加熱質量不會改變；
若原混合物中NaHCO₃過量，則反應按SiO₂完全反應計算，因此原混合物中SiO₂的質量為$\frac{（14.4g-9.1g）×60}{106}=3g$，此時反應相當于進行了到了反應產物為Na₂SiO₃和NaHCO₃，若繼續(xù)加熱，NaHCO₃還會分解，因此剩余質量不再是9.1g，這種情況不成立，舍去．
故答案為：6．
（2）另取1.44g混合物與100mL鹽酸恰好反應，混合物中只有NaHCO₃能與鹽酸反應，反應為：$HC{O}_{3}^{-}+{H}^{+}=C{O}_{2}↑+{H}_{2}O$，溶液呈中性，二者恰好按1：1完全反應，并且假設CO₂完全逸出，原混合物中每14.4g的混合物中，SiO₂的含有6g，NaHCO₃含有8.4g，當取1.44g這樣的混合物時，其中含有NaHCO₃的質量應為0.84g，則$n（HC{O}_{3}^{-}）=\frac{0.84g}{84g/mol}=0.01mol$，則根據反應關系，100mL鹽酸中，$n（{H}^{+}）=n（HC{O}_{3}^{-}）=0.01mol$，則$c（{H}^{+}）=\frac{0.01mol}{0.1L}=0.1mol/L$，所以鹽酸的pH=-lgc（H⁺）=1．故答案為：1．

點評 本題主要考察化學反應方程式的計算，需思考到混合物中反應的過量問題，并分類討論，題目難度中等，是中檔題．