Question

9．取SiO₂和Na₂CO₃的混合物2.26g，高温下充分反应后得到混合固体A．冷却至室温后，向固体A中加入200mL 0.2mol•L^-1的NaOH溶液，固体全部溶解，得到溶液B，测得溶液B中pH=13．（若不考虑溶液中体积变化和SiO₃^2-水解）．
（1）溶液B中剩余NaOH的物质的量0.02mol
（2）原混合物中SiO₂的物质的量分数为66.7%．

Answer 1

分析 （1）由于不考虑溶液中体积变化和SiO₃^2-水解，则反应后溶液中的氢氧根离子的物质的量等于剩余氢氧化钠的物质的量，结合反应后溶液的pH计算出反应后剩余氢氧化钠的物质的量；
（2）先根据n=cV计算出氢氧化钠的总物质的量，从而可知A中二氧化硅消耗氢氧化钠的物质的量，根据反应SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₂+H₂O可计算出固体A中二氧化硅的物质的量，最高价m=nM计算出剩余二氧化硅的质量，结合总质量可计算出参加反应Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑的SiO₂和Na₂CO₃的总质量，结合反应方程式列式计算出原混合物在加热时发生反应的SiO₂和Na₂CO₃的物质的量，最后可计算出原混合物中SiO₂的物质的量分数．

解答 解：（1）不考虑溶液中体积变化和SiO₃^2-水解，测得反应后溶液B中pH=13，说明反应后溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=0.1mol/L，溶液B中剩余NaOH的物质的量为：0.1mol/L×0.2L=0.02mol，
故答案为：0.02；
（2）200mL 0.2mol•L^-1的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为：0.2mol/L×0.2L=0.04mol，则固体A消耗NaOH的物质的量为：0.04mol-0.02mol=0.02mol，则固体A中含有剩余的SiO₂，
根据反应SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₂+H₂O可知，固体A中含有SiO₂的物质的量为：0.02mol×$\frac{1}{2}$=0.01mol，质量为：60g/mol×0.01mol=0.6g；
则原混合物中参与反应Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑的SiO₂和Na₂CO₃的总质量为：2.26g-0.6g=1.66g，
反应中SiO₂和Na₂CO₃的物质的量相等，设物质的量都为n，则（106g/mol+60g/mol）n=1.66g，解得：n=0.01mol，
所以原混合物中SiO₂的物质的量分数为：$\frac{0.01mol+0.01mol}{0.01mol+0.01mol+0.01mol}$×100%=66.7%，
故答案为：66.7%．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握溶液pH、物质的量分数的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．