Question

取NaHCO₃和Na₂O₂的固體混合物x g放入一密閉容器中加熱至250℃，充分反應后排出所有氣體。將反應后的固體分成完全相同的兩份，將其中一份投入到足量的BaCl₂溶液中，最后可得到3.94g沉淀。另一份溶于適量的水，無氣體放出，再向水溶液中緩慢逐滴加入某物質的量濃度的鹽酸，產生氣體與所加鹽酸體積之間的關系如下圖所示。試回答下列問題：

（1）加入鹽酸后總共產生的氣體在標準狀況下的體積為__________________L；
（2）鹽酸中HCl的物質的量濃度__________________；
（3）反應后的固體的成分（填化學式）__________________；
（4）密閉容器中排出氣體的成分（填化學式）______________；
（5）x=_____________。

Answer 1

（1）0.448（2分）（2）0.2 mol／L（2分）（3）NaOH  Na₂CO₃（1分） 
（4）O_2  、H₂O（2分）（5）6.09g（ 3分）

試題分析：（1）3.94g白色沉淀是碳酸鋇，物質的量是3.94g÷197g/mol＝0.02mol，所以根據碳原子守恒可知，生成的CO₂體積是0.02mol×22.4L/mol＝0.448L。
（2）由于碳酸鈉和鹽酸反應是分步進行的，所以根據圖像可知，和碳酸氫鈉反應的鹽酸是275ml－175ml＝100ml。所以根據方程式NaHCO₃＋HCl=NaCl＋H₂O＋CO₂↑可知，生鹽酸的物質的量是0.02mol，其濃度是0.02mol÷0.1L＝0.2mol/L。
（3）由于和碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉時消耗的鹽酸是100ml，所以根據圖像可知，固體中一定還有氫氧化鈉。
（4）根據以上分析可知，氫氧化鈉和碳酸鈉的物質的量不相等，其中氫氧化鈉的少。由于碳酸氫鈉分解生成的CO₂和水的物質的量是相等的，且過氧化鈉首先和CO₂反應，所以在反應中過氧化鈉不足，水蒸氣是過量的，因此排出的氣體是氧氣和水蒸氣。
（5）生成的氫氧化鈉是0.2mol/L×0.075mol＝0.015mol、碳酸鈉是0.2mol/L×0.1mol＝0.02mol。所以CO₂和過氧化鈉反應生成的碳酸鈉是0.01mol，則原碳酸氫鈉是0.02mol。過氧化鈉是0.01mol＋0.015mol÷2＝0.0175mol。所以每一份中固體的質量是0.02mol×84g/mol＋0.0175mol×78g/mol＝3.045g，則x＝3.045g×2＝6.09g。
點評：該題的關鍵是根據圖像準確判斷出固體中含有氫氧化鈉，另外還需要注意的是由于氫氧化鈉能吸收CO₂，所以過氧化鈉應該首先和CO₂反應，最后再和水蒸氣反應。在進行計算時，應該根據守恒法，簡化計算過程。