Question

10．用沉淀法测定KHCO₃和Na₂CO₃固体混合物的组成，每次称取一定质量的样品溶于水制成洛液，向其中滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液，每次实验均充分反应，反应前后溶液体积变化忽略不计，实验记录见表：

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
样本质量（g）	3.06	6.12	9.18	12.24	15.30
Ba（OH）2溶液体积（mL）	300	300	300	300	300
生成沉淀的质量（g）	5.19	11.82	17.73	23.64	23.64

回答下列问题：
（1）样品中KHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比2：1．
（2）室温下第Ⅲ组实验所得溶液中的OH^-物质的量浓度为0.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）第Ⅲ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；
（2）第Ⅲ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，由钡离子守恒计算溶液中钡离子物质的量，由钠离子守恒可知，溶液中n（KOH）=n（KHCO₃），由钾离子守恒可知，溶液中n（NaOH）=2n（Na₂CO₃），根据溶液中氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾的物质的量计算氢氧根的浓度．

解答 解：（1）第Ⅲ次实验中样品完全反应，令KHCO₃与Na₂CO₃的物质的量分别为xmol、ymol，则：
$\left\{\begin{array}{l}{100x+106y=9.18}\\{197x+197y=17.73}\end{array}\right.$，解得x=0.06，y=0.03
故n（KHCO₃）：n（Na₂CO₃）=0.06mol：0.03mol=2：1，
故答案为：2：1，
（2）由（1）中分析可知，第Ⅳ次恰好样品完全反应，碳酸钡物质的量=$\frac{23.64g}{197g/mol}$=0.12mol，根据钡离子守恒，300mL氢氧化钡溶液中氢氧化钡的物质的量=0.12mol，第Ⅲ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，17.73g碳酸钡物质的量为$\frac{17.73g}{197g/mol}$=0.09mol，由钡离子守恒可知，溶液中n[Ba（OH）₂]=0.12mol-0.09mol=0.03mol，由钾离子守恒可知，溶液中n（KOH）=n（KHCO₃）=0.06mol，根据钠离子守恒可知，溶液中n（NaOH）=2n（Na₂CO₃）=0.06mol，
溶液中n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]+n（NaOH）+n（KOH）=0.03mol×2+0.06mol+0.06mol=0.18mol，第3组实验所得溶液中的OH^-浓度为$\frac{0.06mol}{0.3L}$=0.2mol/L，
故答案为：0.2mol/L．

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，难度较大，旨在考查学生的综合能力，是一道不错的能力考查题．