Question

20．数据分析能力是新课程对中学生提出的一项要求．表是用沉淀法测定KHCO₃和Na₂CO₃混合物的组成的相关数据．实验过程是每次称取一定质量的样品溶于水制成溶液，向其中滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液，每次实验均充分反应．实验记录见表：

实验次数	称取样品的质量/g	所加Ba（OH）2溶液的体积/L	测得生成沉淀的质量/g
1	0.518	0.5	0.985
2	1.036	0.5	1.970
3	1.554	0.5	2.955
4	2.072	0.5	3.940
5	2.590	0.5	3.940
6	3.108	0.5	3.940

分析上表数据回答下列问题：
（1）第2次实验中产生沉淀质量是多少克？请将结果填在表格相应空格中．
（2）样品中KHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比是2：3．
（3）室温下，取上述Ba（OH）₂溶液50mL，加入0.05mol/L的盐酸，反应后所得溶液的pH=2，求所加盐酸的体积（混合时不考虑溶液体积变化，写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）第4、5、6次生成沉淀碳酸钡的质量都为3.940g，说明样品质量为2.072g时，Ba（OH）₂已经完全反应，第1次、第2次样品的质量之比等于生成的沉淀质量之比为1：2；
（2）第4次实验中样品完全反应，令KHCO₃和Na₂CO₃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；
（3）第4次实验中反应物恰好完全沉淀，可计算碱的浓度，再结合酸碱混合后pH=2可知酸过量，以此计算．

解答 解：（1）第4、5、6次生成沉淀碳酸钡的质量都为3.940g，说明样品质量为2.072g时，Ba（OH）₂已经完全反应，第1次、第2次样品的质量之比等于生成的沉淀质量之比为1：2，则实验2中数据为0.985g×2=1.970g，
故答案为：1.970；
（2）第4次实验中样品完全反应，令KHCO₃和Na₂CO₃的物质的量分别为xmol、ymol，
则$\left\{\begin{array}{l}{100x+106y=2.072}\\{x+y=\frac{3.940}{197}}\end{array}\right.$
解得x：y=2：3，
故答案为：2：3；
（3）由0.518：2.072=0.985：3.940可知第4次实验中反应物恰好完全沉淀，即有：
原0.5L Ba（OH）₂溶液中：n（OH^-）=2×$\frac{3.940g}{197g/mol}$=0.04mol，
c（OH^-）=$\frac{0.04mol}{0.5L}$=0.08mol/L，
混合后溶液pH=2，则c（H⁺）=0.01mol/L，设盐酸的体积为VmL，则
$\frac{（0.05mol/L×V-0.08mol/L×0.05L）}{V+0.05}$=0.01mol/L，
解得V=112.5mL．
答：所加盐酸的体积为112.5mL．

点评 本题考查混合物的计算，为高频考点，把握表格数据的分析、质量的关系、原子守恒为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意第4次恰好完全反应，题目难度不大．