Question

5．将2.5g碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠固体混合物完全溶解于水，制成稀溶液，然后向该溶液中逐滴加入1mol/L的盐酸，所加入盐酸的体积与产生CO₂的体积（标准状况）关系如图所示：
（1）按顺序写出OA 段所发生反应的离子方程式H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-．
（2）加人35mL盐酸时，产生二氧化碳的体积为224mL
（3）计算原混合物中Na₂CO₃的质量（要求写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）在溶液中碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠，结合图象可知，开始没有二氧化碳气体生成，则制成的稀溶液中的溶质为碳酸钠和氢氧化钠，则OA段先发生酸碱中和，再发生碳酸钠与盐酸反应生成碳酸氢钠与氯化钠．
（2）结合图象可知，当加入35mL盐酸时，25～35mL发生碳酸氢钠与盐酸的反应生成二氧化碳气体；
（3）由三种物质消耗酸的体积及三种物质的总质量列式计算．

解答 解：（1）在溶液中碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠，结合图象可知，开始没有二氧化碳气体生成，则制成的稀溶液中的溶质为碳酸钠和氢氧化钠，则OA段0～5mL先发生酸碱中和，
其离子反应方程式为H⁺+OH^-═H₂O，再发生碳酸钠与盐酸反应生成碳酸氢钠与氯化钠，其离子反应方程式为CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，
故答案为：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
（2）结合图象可知，当加入35mL盐酸时，25～35mL发生碳酸氢钠与盐酸的反应生成二氧化碳气体，
设生成二氧化碳的物质的量为n，生成气体时消耗的酸的物质的量为（35-25）×10^-3L×1mol•L^-1=0.01mol，则
   HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O
      1    1
   0.01mol  n
则：$\frac{1}{1}$=$\frac{0.01mol}{n}$，解得：n=0.01mol，标准状况下其体积为：0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，
故答案为：224；
（3）设碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的物质的量分别为x、y、z，则
①x+y=1mol/L×（0.045-0.025）L
②x+z=1mol/L×0.025L
③84g/mol•y+106g/mol•x+40g/mol•z=2.5g
联立①②③式解得：x=0.01mol、y=0.01mol、z=0.015mol
Na₂CO₃的质量分数为：106g/mol×0.01mol=1.06g，
答：原混合物中碳酸钠的质量为1.06g．

点评 本题考查学生利用图象和发生的离子反应来分析解答问题，题目难度中等，明确反应的先后顺序及图象中每段图象对应的化学反应是解答本题的关键，试题培养了学生的化学计算能力．