Question

分別稱(chēng)取質(zhì)量為m₁g的NaHCO₃和NaOH的固體混合物樣品兩份，置于密閉容器中，在300℃條件下充分加熱，排盡氣體后，測(cè)得剩余固體質(zhì)量為 m₂g．小林和小芳兩同學(xué)對(duì)加熱后的剩余固體進(jìn)行研究．為研究方便，令a=

m2

m1

．兩同學(xué)分別作了如下分析和實(shí)驗(yàn)：
（1）小林作了如下分析：
①該過(guò)程中涉及到的主要化學(xué)反應(yīng)有多個(gè)，請(qǐng)你寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

、

 

（寫(xiě)出二個(gè)即可）
②a的取值范圍

 

．當(dāng)a=

53

79

 時(shí)，剩余固體的成分為

 

．（填化學(xué)式）當(dāng)a=

53

61

時(shí)，剩余固體的成分為

 

．（填化學(xué)式）
③若m₁=58.4，m₂=56.6，則原固體中NaHCO₃

 

g，NaOH

 

g．
（2）小芳同學(xué)取一定質(zhì)量的剩余固體配成500mL 的溶液，逐滴滴入0.5mol/L的硫酸．產(chǎn)生的氣體與所加硫酸體積的關(guān)系如圖所示，則該剩余固體的質(zhì)量為

 

g．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算,化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專(zhuān)題：計(jì)算題

分析：（1）①存在如下反應(yīng)：碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉與水，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳與水，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉與水；
②若只有NaHCO₃時(shí)，加熱后剩余固體質(zhì)量最小，若只有NaOH時(shí)，剩余固體質(zhì)量最大，據(jù)此討論計(jì)算a的取值范圍；
先發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O，當(dāng)二者恰好反應(yīng)時(shí)，則a=

106

84+40

=

53

64

，據(jù)此判斷剩余固體組成；
③58.4：56.6=1.03＞

53

64

，故剩余固體組分為碳酸鈉、NaOH，減少質(zhì)量為碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應(yīng)生成水的質(zhì)量，結(jié)合方程式列方程計(jì)算碳酸氫鈉的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算混合物中NaOH的質(zhì)量；
（3）0.3～0.5體積氫氧化鈉溶液時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，若溶液中只有Na₂CO₃，則碳酸氫鈉完全反應(yīng)消耗硫酸0.3體積，大于實(shí)際0.2體積，說(shuō)明加入0～0.3體積硫酸發(fā)生的反應(yīng)分別為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，剩余固體為Na₂CO₃、NaOH的混合物，根據(jù)方程式計(jì)算生成二氧化碳物質(zhì)的量，根據(jù)C元素守恒計(jì)算n（Na₂CO₃），加入500mL硫酸時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)硫酸根守恒計(jì)算n（Na₂SO₄），再根據(jù)鈉離子守恒計(jì)算n（NaOH），進(jìn)而計(jì)算剩余固體質(zhì)量．

解答： 解：（1）①存在如下反應(yīng)：碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉與水，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳與水，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉與水，可能發(fā)生反應(yīng)為：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃ +H₂O；  
2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，
故答案為：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃ +H₂O；2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑ 等；
②若只有NaHCO₃時(shí)，加熱后剩余固體質(zhì)量最小，由2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，可知a＞

106

168

=

53

84

若只有NaOH時(shí)，剩余固體質(zhì)量最大，則a＜1，故

53

84

＜a＜1；
先發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O，當(dāng)二者恰好反應(yīng)時(shí)，則a=

106

84+40

=

53

64

，當(dāng)a=

53

79

＜

53

64

，說(shuō)明發(fā)生上述反應(yīng)后碳酸氫鈉有剩余，碳酸氫鈉分解，剩余固體的成分為Na₂CO₃，當(dāng)a=

53

61

＞

53

64

，說(shuō)明發(fā)生上述反應(yīng)后NaOH有剩余，剩余固體的成分為 Na₂CO₃、NaOH，
故答案為：

53

84

＜a＜1；Na₂CO₃；Na₂CO₃、NaOH；
③58.4：56.6=1.03＞

53

64

，故剩余固體組分為碳酸鈉、NaOH，減少質(zhì)量為碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應(yīng)生成水的質(zhì)量，
NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O
84                 18
m（NaHCO₃）       58.4g-56.6g=1.8g
m（NaHCO₃）=

84×1.8g

18

=8.4g，
m（NaOH）=58.4g-8.4g=50g，
故答案為：8.4；50；
（3）0.3～0.5體積氫氧化鈉溶液時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，若溶液中只有Na₂CO₃，則碳酸氫鈉完全反應(yīng)消耗硫酸0.3體積，大于實(shí)際0.2體積，說(shuō)明加入0～0.3體積硫酸發(fā)生的反應(yīng)分別為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，剩余固體為Na₂CO₃、NaOH的混合物，
碳酸氫鈉完全反應(yīng)消耗硫酸為0.2L，則硫酸的物質(zhì)的量為0.2L×0.5mol/L=0.1mol，故n（H⁺）=0.2mol，由HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑可知，n（CO₂）=0.2mol，由碳元素守恒n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.2mol，
加入0.5L硫酸時(shí)，溶液中氫氧化鈉、碳酸鈉完全反應(yīng)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.5L×0.5mol/L=0.25mol，根據(jù)硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄）=0.25mol，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）+2n（Na₂CO₃）=2n（Na₂SO₄），則n（NaOH）+2×0.2mol=2×0.25mol，解得n（NaOH）=0.1mol，故剩余固體質(zhì)量為0.2mol×106g/mol+0.1mol×40g/mol=25.2g，
故答案為：25.2g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析思維能力的考查，注意極限法、分段法、守恒法的應(yīng)用，是一道不錯(cuò)的能力考查題，難度中等．