Question

6．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，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，A与水反应的化学方程式为2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑．
（3）A不论是Na还是Na₂O₂，依据转化关系判断物质D是NaHCO₃，
（4）向30ml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）的关系有如图2所示两种情况（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3：10；由曲线A、B可知，两次实验通入的CO₂的体积比为0.25mol/L．
（5）Na₂CO₃和NaHCO₃浓度均为0.1mol/L的混合溶液中，离子浓度由小到大的顺序是c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）请你设计一实验证明Na₂CO₃溶液碱性比NaHCO₃溶液的碱性强：配制0.1mol•L^-1（或等物质的量浓度）的两种溶液，则其pH，Na₂CO₃溶液pH大于NaHCO₃溶液，说明Na₂CO₃溶液碱性比NaHCO₃溶液的碱性强．

Answer 1

分析 （1）若A为金属钠，A与水反应生成单质E为H₂，所以B为NaOH，则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，所以B为NaOH，则C为Na₂CO₃，D为NaHCO₃；
（3）根据（1）（2）的分析答题；
（4）曲线A、B，开始没有气体，加入一定体积盐酸后生成气体，生成气体的反应为：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，再结合反应OH^-+H⁺=H₂O、H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-可知，若A中只有Na₂CO₃，开始发生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，前后两过程消耗HCl的体积相等，所以根据前后两过程消耗的盐酸的体积可判断溶液的组成，根据钠元素守恒可知，当加入75mL盐酸时，溶液中的溶质为氯化钠，所以原溶液中的氢氧化钠的物质的量 为0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，据此计算氢氧化钠的物质的量浓度；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；
（5）Na₂CO₃和NaHCO₃浓度均为0.1mol/L的混合溶液中，碳酸根和碳酸氢根都水解，且碳酸根水解生成碳酸氢根，溶液呈碱性，根据等物质的量浓度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH的大小判断溶液的碱性强弱．

解答 解：（1）若A为金属钠，A与水反应生成单质E为H₂，所以B为NaOH，则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：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，所以B为NaOH，则C为Na₂CO₃，D为NaHCO₃，A与水反应的化学方程式为2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
故答案为：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；
（3）根据（1）（2）的分析可知，D为NaHCO₃，
故答案为：NaHCO₃；
（4）曲线A、B，开始没有气体，加入一定体积盐酸后生成气体，生成气体的反应为：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，再结合反应OH^-+H⁺=H₂O、H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-可知，若A中只有Na₂CO₃，开始发生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，前后两过程消耗HCl的体积相等，而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，根据钠元素守恒可知，当加入75mL盐酸时，溶液中的溶质为氯化钠，所以原溶液中的氢氧化钠的物质的量 为0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，所以氢氧化钠的物质的量浓度为$\frac{0.0075mol}{0.03L}$=0.25mol/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；3：10；0.25mol/L；
（5）Na₂CO₃和NaHCO₃浓度均为0.1mol/L的混合溶液中，碳酸根和碳酸氢根都水解，且碳酸根水解生成碳酸氢根，溶液呈碱性，所以溶液中离子浓度由小到大的顺序是c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺），根据等物质的量浓度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH的大小判断溶液的碱性强弱，具体操作为配制 0.1mol•L^-1（或等物质的量浓度）的两种溶液，则其pH，Na₂CO₃溶液pH大于NaHCO₃溶液，说明Na₂CO₃溶液碱性比NaHCO₃溶液的碱性强，
故答案为：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）；配制 0.1mol•L^-1（或等物质的量浓度）的两种溶液，则其pH，Na₂CO₃溶液pH大于NaHCO₃溶液，说明Na₂CO₃溶液碱性比NaHCO₃溶液的碱性强．

点评 本题考查无机物推断、化学计算等，基本属于猜测验证型推断，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，题目难度较大．