Question

14．用沉淀法測定NaHCO₃和K₂CO₃混合物的組成．實驗過程是每次稱取一定質量的樣品溶于水制成溶液，向其中滴加相同濃度的Ba（OH）₂溶液，每次實驗均充分反應．實驗記錄見下表：

實驗次數(shù)	稱取樣品的質量/g	所加Ba（OH）2溶液的體積/mL	測得生成沉淀的質量/g
1	0.858	500	1.379
2	1.716	500
3	2.574	500	4.137
4	3.432	500	5.516
5	4.290	500	5.516
6	5.148	500	5.516

回答下列問題：
（1）寫出少量NaHCO₃和過量Ba（OH）₂溶液反應的離子方程式Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（2）第2次實驗中產(chǎn)生沉淀的質量是2.758g．
（3）樣品中NaHCO₃和K₂CO₃的物質的量之比是2：5．
（4）原Ba（OH）₂溶液的濃度為0.056mol•L^-1．
（5）室溫下取第3組實驗所得溶液的1/10，加水配成500mL溶液，則稀釋以后溶液的pH值為12．

Answer 1

分析 （1）少量NaHCO₃和過量Ba（OH）₂溶液反應，量少的全部反應，離子方程式中NaHCO₃的系數(shù)為1書寫；
（2）第3次、第4次生成沉淀碳酸鋇的質量都為5.516g，說明樣品質量為3.342g時，氫氧化鋇已經(jīng)完全反應，第1次、第3次樣品的質量分別為0.858g、2.574g，第1次、第3次生成沉淀碳酸鋇質量分別為1.379g、4.137g，樣品的質量之比等于生成的沉淀質量之比為1：2，說明第3次恰好完全反應，根據(jù)第1次與第2次樣品之比計算第2次生成沉淀的質量；
（3）第3次實驗中樣品完全反應，令碳酸氫鈉與碳酸鉀的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)碳元素守恒可知沉淀碳酸鋇的物質的量為（x+y）mol，根據(jù)樣品質量與碳酸鋇沉淀質量列方程計算；
（4）實驗中每次滴加相同濃度的Ba（OH）₂溶液0.5L，第4次、第5次生成沉淀碳酸鋇質量都為5.516g，說明樣品質量為3.342g時，氫氧化鋇已經(jīng)完全反應，碳酸鋇的物質的量為$\frac{5.516g}{197g/mol}$=0.028mol，根據(jù)鋇離子守恒可知，氫氧化鋇的物質的量為0.028mol，然后求出Ba（OH）₂溶液物質的量濃度；
（5）第3組實驗反應后溶液為氫氧化鋇、氫氧化鈉、氫氧化鉀的混合溶液，由鋇離子守恒計算溶液中鋇離子物質的量，由鈉離子守恒可知，溶液中n（NaOH）=n（NaHCO₃），由鉀離子守恒可知，溶液中n（KOH）=2n（K₂CO₃），根據(jù)溶液中氫氧化鋇、氫氧化鈉、氫氧化鉀的物質的量計算氫氧根的濃度，在計算稀釋后氫氧根的濃度，利用pH值定義計算．

解答 解：（1）少量NaHCO₃和過量Ba（OH）₂溶液反應，量少的全部反應，離子方程式為Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，故答案為：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（2）第3次、第4次生成沉淀碳酸鋇的質量都為5.516g，說明樣品質量為3.342g時，氫氧化鋇已經(jīng)完全反應，第1次、第3次樣品的質量分別為0.858g、2.574g，第1次、第3次生成沉淀碳酸鋇質量分別為1.379g、4.137g，樣品的質量之比等于生成的沉淀質量之比為1：2，說明第3次恰好完全反應，第2次實驗中樣品完全反應，令產(chǎn)生沉淀質量為mg，則1.716g：2.574g=mg：4.137g，解得m=2.758，故答案為：2.758；
（3）第3次實驗中樣品完全反應，令碳酸氫鈉與碳酸鉀的物質的量分別為xmol、ymol，則：
84x+138y=2.574
197x+197y=4.137，
解得x=0.006，y=0.015．
NaHCO₃和K₂CO₃的物質的量之比為2：5，
故答案為：2：5；
（4）實驗中每次滴加相同濃度的Ba（OH）₂溶液0.5L，第4次、第5次生成沉淀碳酸鋇質量都為5.516g，說明樣品質量為3.342g時，氫氧化鋇已經(jīng)完全反應，碳酸鋇的物質的量為$\frac{5.516g}{197g/mol}$=0.028mol，根據(jù)鋇離子守恒可知，氫氧化鋇的物質的量為0.028mol，所以Ba（OH）₂溶液中溶質的物質的量濃度是$\frac{0.028mol}{0.5L}$=0.056mol/L，故答案為：0.056；
（5）實驗中每次滴加相同濃度的Ba（OH）₂溶液500mL，第3次、第4次生成沉淀碳酸鋇質量都為5.516g，說明樣品質量為3.342g時，氫氧化鋇已經(jīng)完全反應，碳酸鋇的物質的量為$\frac{5.516g}{197g/mol}$=0.028mol，根據(jù)鋇離子守恒可知氫氧化鋇的物質的量為0.028mol，
第3組實驗反應后溶液為氫氧化鋇、氫氧化鈉、氫氧化鉀的混合溶液.4.137g碳酸鋇的物質的量為$\frac{4.137g}{197g/mol}$=0.021mol，由鋇離子守恒可知，溶液中n[Ba（OH）₂]=0.028mol-0.021mol=0.007mol；由鈉離子守恒可知，溶液中n（NaOH）=n（NaHCO₃）=0.006mol；由鉀離子守恒可知，溶液中n（KOH）=2n（K₂CO₃）=2×0.015mol=0.03mol；所以溶液中n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]+n（NaOH）+n（KOH）=0.007mol×2+0.006mol+0.03mol=0.05mol，取所得溶液體積的$\frac{1}{10}$，含有的氫氧根的物質的量為0.005mol，加水配成500mL溶液，氫氧根的濃度為$\frac{0.005mol}{0.5L}$=0.01mol/L，所以c（H+）=10^-12mol/L，所以溶液的pH=-lg10^-12=12，
故答案為：12．

點評 本題考查混合物的計算、實驗數(shù)據(jù)分析處理、pH值計算等，綜合性較大，難度較大，旨在考查學生的綜合能力，是一道不錯的能力考查題．