Question

15．由短周期元素组成的中学常见的含钠元素的物质A、B、C、D，存在如图1转化关系（部分生成物和反应条件已略去）．

（1）若A为金属钠，则E为H₂，A与水反应的离子方程式为2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑．
（2）若A为过氧化钠，则E为O₂，A与水反应的化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
（3）A不论是Na还是Na₂O₂，依据转化关系判断物质D是NaHCO₃，
（4）向10ml某浓度的B溶液中通入CO₂气体后得溶液M，因CO₂通入量的不同，溶液M的组成也不同．若向M中逐滴加入0.1mol/L盐酸，产生的气体V（CO₂）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系有图2示两种情况（不计CO₂的溶解），则曲线B表明M中的溶质为Na₂CO₃、NaHCO₃；原NaOH溶液的物质的量浓度为0.75mol/L；由曲线A、B可知，两次实验通入的CO₂的体积比为3：10．

Answer 1

分析 （1）若A为金属钠，A与水反应生成单质E为H₂，则B为NaOH，C为Na₂CO₃，D为NaHCO₃；
（2）若A为过氧化钠，A与水反应生成单质E为O₂，则B为NaOH，C为Na₂CO₃，D为NaHCO₃；
（3）根据（1）（2）可知D为碳酸氢钠；
（4）生成气体发生反应为：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，假设溶液中溶质只有Na₂CO₃，开始没有气体生成时发生的反应为：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，前后两过程消耗HCl的体积相等，由曲线A、B前后消耗盐酸的体积可知A中溶质为NaOH、Na₂CO₃，B中溶质为Na₂CO₃、NaHCO₃；
生成气体最大时溶液中溶质为NaCl，根据钠离子、氯离子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），进而计算NaOH的物质的量浓度；
曲线A生成二氧化碳消耗盐酸体积为（75-60）mL=15mL，曲线B生成二氧化碳消耗盐酸体积为（75-25）mL=50mL，由HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑可求得两次实验通入的CO₂的体积之比．

解答 解：（1）若A为金属钠，A与水反应生成单质E为H₂，则B为NaOH，C为Na₂CO₃，D为NaHCO₃，A与水反应的离子方程式为2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，
故答案为：H₂；2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；
（2）若A为过氧化钠，A与水反应生成单质E为O₂，则B为NaOH，C为Na₂CO₃，D为NaHCO₃，A与水反应的化学方程式为2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，
故答案为：O₂；2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（3）根据（1）（2）的分析可知，D为NaHCO₃，
故答案为：NaHCO₃；
（4）生成气体发生反应为：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，假设溶液中溶质只有Na₂CO₃，开始没有气体生成时发生的反应为：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，前后两过程消耗HCl的体积相等，而A曲线中实际开始阶段消耗盐酸体积大于产生二氧化碳消耗的盐酸体积，故A曲线表明M中的溶质为NaOH、Na₂CO₃，B曲线中，前后消耗盐酸的体积之比为1：3，则曲线B表明M中溶质为Na₂CO₃、NaHCO₃，且二者物质的量之比为1：2，
当加入75mL盐酸时，溶液中溶质为NaCl，根据钠离子、氯离子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，所以氢氧化钠的物质的量浓度为$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=0.75mol/L，
曲线A生成二氧化碳消耗盐酸体积为（75-60）mL=15mL，曲线B生成二氧化碳消耗盐酸体积为（75-25）mL=50mL，由HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑可知，则两次实验通入的CO₂的体积之比=15mL：50mL=3：10，
故答案为：Na₂CO₃、NaHCO₃；0.75mol/L；3：10．

点评 本题考查无机物推断、化学计算等，需要学生熟练掌握元素化合物知识，（4）中计算关键是根据图象判断溶液溶质的成分，题目难度中等．