Question

5．將2.5g碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉固體混合物完全溶解于水，制成稀溶液，然后向該溶液中逐滴加入1mol/L的鹽酸，所加入鹽酸的體積與產生CO₂的體積（標準狀況）關系如圖所示：
（1）按順序寫出OA 段所發生反應的離子方程式H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-．
（2）加人35mL鹽酸時，產生二氧化碳的體積為224mL
（3）計算原混合物中Na₂CO₃的質量（要求寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）在溶液中碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，結合圖象可知，開始沒有二氧化碳氣體生成，則制成的稀溶液中的溶質為碳酸鈉和氫氧化鈉，則OA段先發生酸堿中和，再發生碳酸鈉與鹽酸反應生成碳酸氫鈉與氯化鈉．
（2）結合圖象可知，當加入35mL鹽酸時，25～35mL發生碳酸氫鈉與鹽酸的反應生成二氧化碳氣體；
（3）由三種物質消耗酸的體積及三種物質的總質量列式計算．

解答 解：（1）在溶液中碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，結合圖象可知，開始沒有二氧化碳氣體生成，則制成的稀溶液中的溶質為碳酸鈉和氫氧化鈉，則OA段0～5mL先發生酸堿中和，
其離子反應方程式為H⁺+OH^-═H₂O，再發生碳酸鈉與鹽酸反應生成碳酸氫鈉與氯化鈉，其離子反應方程式為CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
（2）結合圖象可知，當加入35mL鹽酸時，25～35mL發生碳酸氫鈉與鹽酸的反應生成二氧化碳氣體，
設生成二氧化碳的物質的量為n，生成氣體時消耗的酸的物質的量為（35-25）×10^-3L×1mol•L^-1=0.01mol，則
   HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O
      1    1
   0.01mol  n
則：$\frac{1}{1}$=$\frac{0.01mol}{n}$，解得：n=0.01mol，標準狀況下其體積為：0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，
故答案為：224；
（3）設碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的物質的量分別為x、y、z，則
①x+y=1mol/L×（0.045-0.025）L
②x+z=1mol/L×0.025L
③84g/mol•y+106g/mol•x+40g/mol•z=2.5g
聯立①②③式解得：x=0.01mol、y=0.01mol、z=0.015mol
Na₂CO₃的質量分數為：106g/mol×0.01mol=1.06g，
答：原混合物中碳酸鈉的質量為1.06g．

點評 本題考查學生利用圖象和發生的離子反應來分析解答問題，題目難度中等，明確反應的先后順序及圖象中每段圖象對應的化學反應是解答本題的關鍵，試題培養了學生的化學計算能力．