Question

12．为了测定K₂CO₃和NaHCO₃混合物的组成，某学生每次称取一定质量的混合物溶于水配成溶液，向其中加入相同浓度的Ba（OH）₂溶液，每次实验均充分反应，实验结果记录如表：

实验次数	混合物的质量/g	所加Ba（OH）2溶液的体积/L	测得沉淀的质量/g
1	1.716	0.5	2.758
2	3.432	0.5
3	5.148	0.5	8.274
4	6.864	0.5	11.032
5	8.580	0.5	11.032
6	10.296	0.5	11.032

请回答下列问题：
（1）第二次实验中产生沉淀的质量是5.516g；
（2）求所用Ba（OH）₂的溶液的物质的量浓度0.112 g•mol^-1；
（3）求混合物中K₂CO₃和NaHCO₃的物质的量之比5：2；
（4）在25℃时，取下第3组实验所得溶液体积的$\frac{1}{10}$，加水配成1000mL溶液，求此溶液pH=12．

Answer 1

分析 （1）根据第1次与第2次样品之比等于沉淀质量之比，据此计算第2次生成沉淀的质量；
（2）实验中每次滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液500mL，第4次、第5次、第6次生成沉淀碳酸钡质量都为11.032g，说明样品质量为6.864g时，氢氧化钡已经完全反应，碳酸钡的物质的量为$\frac{11.032g}{197g/mol}$=0.056mol，根据钡离子守恒可知氢氧化钡的物质的量为0.056mol，据此计算；
（3）第3次实验中样品完全反应，令碳酸氢钠与碳酸钾的物质的量分别为xmol、ymol，根据碳元素守恒可知沉淀碳酸钡的物质的量为（x+y）mol，根据样品质量与碳酸钡沉淀质量列方程计算；
（4）第3组实验，反应后溶液为氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾的混合溶液，由钡离子守恒计算n[Ba（OH）₂]，根据钠离子、钾离子守恒计算n（NaOH）、n（KOH），进而计算溶液的$\frac{1}{10}$中含有n（OH^-），再根据c=$\frac{n}{v}$计算，故c（H⁺）=$\frac{kw}{c（O{H}^{-}）}$，并据pH=-lgc（H⁺）进行计算．

解答 解：（1）第2次实验中样品完全反应，设产生沉淀质量为mg，则1.716g：3.432g=2.758：mg，解得m=5.516，
故答案为：5.516；
（2）实验中每次滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液500mL，第3次、第4次生成沉淀碳酸钡质量都为5.516g，说明样品质量为3.342g时，氢氧化钡已经完全反应，碳酸钡的物质的量为$\frac{11.032g}{197g/mol}$=0.056mol，根据钡离子守恒可知氢氧化钡的物质的量为0.056mol，所以Ba（OH）₂溶液中溶质的物质的量浓度是$\frac{0.056mol}{0.5L}$=0.112mol/L，
故答案为：0.112；
（3）第3次实验中样品完全反应，设碳酸氢钠与碳酸钾的物质的量分别为xmol、ymol，根据碳元素守恒可知沉淀碳酸钡的物质的量为：（x+y）mol，则：84x+138y=5.148g、197x+197y=8.274，
解得：x=0.012，y=0.03，
故样品中K₂CO₃和NaHCO₃的物质的量之比为0.03mol：0.012mol=5：2，
故答案为：5：2；
（4）第3组实验，反应后溶液为氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾的混合溶液，由钡离子守恒：n[Ba（OH）₂]=0.056mol-$\frac{8.274g}{197g/mol}$=0.014mol，根据钠离子守恒：n（NaOH）=n（NaHCO₃）=0.012mol，根据钾离子守恒：n（KOH）=2n（K₂CO₃）=0.03mol×2=0.06mol，所以溶液中n_总（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]+n（NaOH）+n（KOH）=0.014mol×2+0.012mol+0.06mol=0.1mol，取所得溶液体积的$\frac{1}{10}$，含有的氢氧根的物质的量为0.01mol，加水配成1000mL溶液，c（OH^-）=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，故c（H⁺）=$\frac{kw}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{0.01}$=10^-12，pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-12=12，
故答案为：12．

点评 本题考查混合物的计算、实验数据分析处理等，综合性较大，根据质量定比关系判断过量问题是解题关键，旨在考查学生的综合能力，是一道不错的能力考查题，题目难度较大．