Question

14．將2.5g碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的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^-1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）寫出OA段所發生反應的離子方程式H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-
（2）原混合物中NaOH的質量為0.6g，碳酸鈉的質量分數為42.4%．

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，若溶液中只有Na₂CO₃，則先發生反應：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，然后發生：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，前后消耗鹽酸體積相等，而圖象中，開始沒有二氧化碳氣體生成，前后兩階段消耗鹽酸體積之比為25：20＞1：1，故溶液中溶質是Na₂CO₃、NaOH；
（2）設碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的物質的量分別為x、y、z，則溶液中碳酸鈉物質的量為（x+y），由AB段消耗HCl可得方程，加入45mL鹽酸時，碳酸氫鈉恰好完全反應轉化為二氧化碳，此時溶液中溶質為NaCl，根據消耗總的HCl可以計算NaCl物質的量，由鈉離子守恒可得方程，再結合總質量列方程，據此計算解答．

解答 解：（1）在溶液中碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，若溶液中只有Na₂CO₃，則先發生反應：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，然后發生：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，前后消耗鹽酸體積相等，而圖象中，開始沒有二氧化碳氣體生成，前后兩階段消耗鹽酸體積之比為25：20＞1：1，故溶液中溶質是Na₂CO₃、NaOH，故OA段發生離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
（2）設碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的物質的量分別為x、y、z，則溶液中碳酸鈉物質的量為（x+y），
由AB段消耗HCl，可知：x+y=1mol/L×（0.045-0.025）L=0.02mol，
加入45mL鹽酸時，碳酸氫鈉恰好完全反應轉化為二氧化碳，此時溶液中溶質為NaCl，根據消耗總的HCl可知n（NaCl）=n（HCl）=1mol/L×0.045L=0.045moL，由鈉離子守恒可得：2x+y+z=0.045mol，
結合總質量可得：84g/mol•x+106g/mol•y+40g/mol•z=2.5g
聯立方程，解得x=0.01mol，y=0.01mol，z=0.015mol
原混合物中NaOH的質量為：0.015mol×40g/mol=0.6g；
碳酸鈉的質量分數為：$\frac{0.01mol×106g/mol}{2.5g}$×100%=42.4%，
故答案為：0.6；42.4%．

點評 本題考查混合物有關計算，根據圖象判斷各階段發生的反應是解題關鍵，題目難度中等．