Question

9．NaHCO₃在潮湿的空气中会缓慢分解，Na₂CO₃会吸收空气中的水分：Na₂CO₃+nH₂O→Na₂CO₃•nH₂O（n为平均值，n≤10）．取没有妥善保管的NaHCO₃样品A9.16g，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CO₂的体积（标准状况）如右图．（已知盐酸滴加至10mL时，开始产生气体，加至15mL时生成CO₂112mL，溶解的CO₂忽然不计）
试求：（1）所加盐酸物质的量浓度
（2）x的值
（3）样品A中的成分及各成分的物质的量．

Answer 1

分析 （1）溶液中加入盐酸10mL时发生Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，加至15mL时生成CO₂112mL，发生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，根据二氧化碳来计算稀盐酸的浓度；
（2）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；
（3）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：（1）溶液中加入盐酸10mL时发生Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，加至15mL时生成CO₂112mL，发生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，
n（CO₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.05mol，则n（HCl）=0.05mol，其浓度为$\frac{0.05mol}{0.05L}$=1mol/L；
答：所加盐酸物质的量浓度为1mol/L；
（2）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$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=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$\frac{0.1mol}{1mol/L}$=0.1L=100mL，故x=10mL+100mL=110mL，
答：x的值为110；
（3）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，侧重于月考查学生的分析能力和计算能力，注意利用方程式、极限法与讨论法进行的计算，难度较大．