Question

14．為了確定Na₂CO₃和NaHCO₃混合物樣品的組成，稱取四份該樣品溶于水后分別滴加相同濃度鹽酸30.0mL，充分反應，產生CO₂的體積（已折算成標準狀況下的體積，不考慮CO₂在水中的溶解）如表．

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
鹽酸體積（mL）	30.0	30.0	30.0	30.0
樣品質量（g）	2.96	3.70	5.18	6.66
CO2的體積（mL）	672	840	896	672

（1）樣品中物質的量之比n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）=2：1；
（2）鹽酸的物質的量濃度c（HCl）=2.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）對比Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，隨著樣品質量增加，生成二氧化碳的體積逐漸增大，說明Ⅰ、Ⅱ中鹽酸過量，Na₂CO₃和NaHCO₃的完全反應，設出Ⅰ中碳酸鈉、碳酸氫鈉的物質的量，然后根據總質量、生成二氧化碳的量列式計算；
（2）根據實驗Ⅲ、Ⅳ可知，Ⅳ中鹽酸不足，碳酸鈉優先反應生成碳酸氫鈉，然后碳酸氫鈉與鹽酸反應生成二氧化碳，根據（1）的計算結果計算出碳酸鈉的物質的量，再根據反應HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑計算出HCl的物質的量，最后根據c=$\frac{n}{V}$計算出該鹽酸的濃度．

解答 解：（1）結合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，隨著樣品質量增加，生成二氧化碳的體積逐漸增大，說明Ⅰ、Ⅱ中鹽酸過量，Na₂CO₃和NaHCO₃的完全反應，
設出Ⅰ中Na₂CO₃、NaHCO₃的物質的量分別為x、y，
則①106x+84y=2.96、②x+y=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，聯立①②解得：x=0.02mol、y=0.01mol，
所以樣品中物質的量之比n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）=0.02mol：0.01mol=2：1，
故答案為：2：1；
（2）根據實驗Ⅲ、Ⅳ可知，Ⅳ中鹽酸不足，Na₂CO₃優先反應生成NaHCO₃，設6.66g樣品中含有碳酸鈉、碳酸氫鈉的物質的量分別為2x、x，則106×2x+84x=6.66，解得：x=0.0225mol，即6.66g樣品中含有0.045mol碳酸鈉、0.0225mol碳酸氫鈉，
將樣品加入鹽酸中，先發生反應HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，0.045mol碳酸鈉完全反應消耗HCl的物質的量為0.045mol，碳酸鈉完全反應后發生再發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，生成標準狀況下672L二氧化碳消耗HCl的物質的量為：n（HCl）=n（CO₂）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，
所以30mL鹽酸中含有HCl的物質的量為：0.045mol+0.03mol=0.075mol，該鹽酸的物質的量濃度為：c（HCl）=$\frac{0.075mol}{0.03L}$=2.5mol/L，
故答案為：2.5mol/L．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，正確判斷反應物過量情況為解答關鍵，注意掌握討論法在化學計算中的應用，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．