Question

7．取Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₃的固體混合物3.70g溶于水配成20.0mL溶液，所得溶液中Na⁺物質的量濃度為1.5mol/L，向該溶液中滴入鹽酸直至沒有氣體放出為止，用去鹽酸5.0mL，并收集到448mL CO₂（標準狀況）．試計算：
（1）Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₃的物質的量；
（2）x的值；
（3）所用稀鹽酸的物質的濃度；
（4）將3.70g原固體混合物加熱灼燒至恒重，求殘留固體質量．

Answer 1

分析 （1）標準狀況下448mL二氧化碳的物質的量為：$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，所得溶液中Na⁺物質的量濃度為1.5mol/L，則含有Na⁺物質的量為：1.5mol/L×0.02L=0.03mol，設Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₂的物質的量，分別根據鈉離子守恒、C原子守恒列式計算；
（2）Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₃的固體混合物3.70g，結合二者的物質的量列式計算出x；
（3）向該溶液中滴入鹽酸直至沒有氣體放出為止，用去鹽酸5.0mL，此時溶質為NaCl，根據質量守恒可得：n（HCl）=n（NaCl）=n（Na⁺）=0.03mol，再根據c=$\frac{n}{V}$計算出該鹽酸的濃度；
（4）將3.70g原固體混合物加熱灼燒至恒重，殘留固體為碳酸鈉，反應過程中鈉離子的物質的量不變，則反應后固體中n（Na₂CO₃）=$\frac{1}{2}$n（Na⁺）=0.015mol，再根據m=nM計算出殘留固體的質量．

解答 解：（1）標準狀況下448mL二氧化碳的物質的量為：$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，
所得溶液中Na⁺物質的量濃度為1.5mol/L，則含有Na⁺物質的量為：1.5mol/L×0.02L=0.03mol，
設Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₂的物質的量分別為y、z，
則：$\left\{\begin{array}{l}{y+z=0.02mol}\\{2y+z=0.03mol}\end{array}\right.$，
解得：y=0.01、z=0.01mol，
即：Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₃的物質的量都為0.01mol，
答：Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₃的物質的量都為0.01mol；
（2）Na₂CO₃•xH₂O和NaHCO₃的固體混合物3.70g，二者的物質的量都是0.01mol，則：（106+18x）g/mol×0.01mol+84g/mol×0.01mol=3.70g，
解得：x=10，
答：化學式Na₂CO₃•xH₂O中x為10；
（3）向該溶液中滴入鹽酸直至沒有氣體放出為止，用去鹽酸5.0mL，此時溶質為NaCl，根據質量守恒可得：n（HCl）=n（NaCl）=n（Na⁺）=0.03mol，
則該鹽酸的濃度為：$\frac{0.03mol}{0.005L}$=6mol/L，
答：該鹽酸的物質的量濃度為6mol/L；
（4）將3.70g原固體混合物加熱灼燒至恒重，殘留固體為碳酸鈉，反應過程中鈉離子的物質的量不變，則反應后固體中n（Na₂CO₃）=$\frac{1}{2}$n（Na⁺）=0.015mol，質量為：106g/mol×0.015mol=1.59g，
答：將3.70g原固體混合物加熱灼燒至恒重，殘留固體質量為1.59g．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發生反應的實質為解答關鍵，注意熟練掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的化學計算能力．