Question

17．（1）为了检验某含有NaHCO₃杂质的Na₂CO₃样品的纯度，现将100g样品加热使其质量不再变化，其质量变为96.9%，则该样品的纯度（质量分数）是91.6%
（2）2.1g平均相对分子质量为7.2的CO和H₂组成混合气体与足量O₂充分燃烧后立即通入足量的Na₂O₂中，固体质量增加2.1g
（3）将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol•L^-1的H₂SO₄溶液中，然后在滴加1mol•L^-1的NaOH溶液，若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入，则金属粉末中：n（Mg）=0.07mol，V₂=330ml．

Answer 1

分析 （1）碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳气体和水，利用差量法计算出该样品的纯度；
（2）利用差量法，根据化学方程式分析：CO与H₂在氧气中完全燃烧，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再与Na₂O₂反应，
2CO+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳与二氧化碳物质的量相等，Na₂O₂与CO₂反应2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，
质量增重为：△m=2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，反应后固体质量增加量为CO的质量；
2H₂+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水与氢气物质的量相等，Na₂O₂与H₂O反应2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，质量增重为：△m=2H₂O-O₂=2H₂，反应后固体增加的质量为氢气质量，
根据以上分析可知，CO、H₂与足量氧气反应后的产物再与过氧化钠反应，过氧化钠增重的为原CO和H₂组成混合气体的质量；
（3）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V₁=70mL过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V₁=70mL时，剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，根据守恒列方程求算n（Mg）；
当滴加NaOH溶液到体积V₂时，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．根据守恒，有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al），据此求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$计算．

解答 解：（1）其质量变为原先的96.9%，则质量减少了：100g×（1-96.9%）=3.1g，
设样品中含有NaHCO₃杂质的质量为x，则
2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O?△m（减少）
2×84                                              62
 x                                                   3.1g
x=$\frac{3.1g×168}{62}$=8.4g，
所以该样品的纯度（质量分数）为：$\frac{100g-8.4g}{100g}$×100%=91.6%，
故答案为：91.6%；
（2）CO与H₂在氧气中完全燃烧，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再与Na₂O₂反应，
①2CO+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳与二氧化碳物质的量相等，Na₂O₂与CO₂反应2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，质量增重为：△m=2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，反应后固体质量增加量为CO的质量；
②2H₂+O₂ $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水与氢气物质的量相等，Na₂O₂与H₂O反应2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，质量增重为△m=2H₂O-O₂=2H₂，反应后固体增加的质量为氢气质量，
根据①②分析可知，CO、H₂与足量氧气反应后的产物再与过氧化钠反应，过氧化钠增重的为原CO和H₂组成混合气体的质量，所以固体质量增加了2.1g，
故答案为：2.1g；
（3）当V₁=70mL时，此时，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，
由Na⁺离子守恒可知，n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.07L×1mol/L=0.035mol
令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，则：
根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1
根据SO₄^2-离子守恒有：x+3y=0.1×1.5-0.035
联立方程，解得：x=0.07、y=0.015
所以金属粉末中n（Mg）=0.07mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol，
滴加NaOH溶液到体积V₂时，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，
根据质量守恒有：n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al）=2×0.1L×1.5mol/L×+0.03mol=0.33mol，所以V₂=$\frac{0.33mol}{1mol/L}$=0.33L=330ml，
故答案为：0.07；330．

点评 本题考查了混合物反应的计算、离子反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的化学计算能力．