Question

14．为了确定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物样品的组成，称取四份该样品溶于水后分别滴加相同浓度盐酸30.0mL，充分反应，产生CO₂的体积（已折算成标准状况下的体积，不考虑CO₂在水中的溶解）如表．

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
盐酸体积（mL）	30.0	30.0	30.0	30.0
样品质量（g）	2.96	3.70	5.18	6.66
CO2的体积（mL）	672	840	896	672

（1）样品中物质的量之比n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）=2：1；
（2）盐酸的物质的量浓度c（HCl）=2.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）对比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，随着样品质量增加，生成二氧化碳的体积逐渐增大，说明Ⅰ、Ⅱ中盐酸过量，Na₂CO₃和NaHCO₃的完全反应，设出Ⅰ中碳酸钠、碳酸氢钠的物质的量，然后根据总质量、生成二氧化碳的量列式计算；
（2）根据实验Ⅲ、Ⅳ可知，Ⅳ中盐酸不足，碳酸钠优先反应生成碳酸氢钠，然后碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳，根据（1）的计算结果计算出碳酸钠的物质的量，再根据反应HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑计算出HCl的物质的量，最后根据c=$\frac{n}{V}$计算出该盐酸的浓度．

解答 解：（1）结合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，随着样品质量增加，生成二氧化碳的体积逐渐增大，说明Ⅰ、Ⅱ中盐酸过量，Na₂CO₃和NaHCO₃的完全反应，
设出Ⅰ中Na₂CO₃、NaHCO₃的物质的量分别为x、y，
则①106x+84y=2.96、②x+y=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，联立①②解得：x=0.02mol、y=0.01mol，
所以样品中物质的量之比n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）=0.02mol：0.01mol=2：1，
故答案为：2：1；
（2）根据实验Ⅲ、Ⅳ可知，Ⅳ中盐酸不足，Na₂CO₃优先反应生成NaHCO₃，设6.66g样品中含有碳酸钠、碳酸氢钠的物质的量分别为2x、x，则106×2x+84x=6.66，解得：x=0.0225mol，即6.66g样品中含有0.045mol碳酸钠、0.0225mol碳酸氢钠，
将样品加入盐酸中，先发生反应HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，0.045mol碳酸钠完全反应消耗HCl的物质的量为0.045mol，碳酸钠完全反应后发生再发生反应NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，生成标准状况下672L二氧化碳消耗HCl的物质的量为：n（HCl）=n（CO₂）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，
所以30mL盐酸中含有HCl的物质的量为：0.045mol+0.03mol=0.075mol，该盐酸的物质的量浓度为：c（HCl）=$\frac{0.075mol}{0.03L}$=2.5mol/L，
故答案为：2.5mol/L．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，正确判断反应物过量情况为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．