Question

13．（1）已知20^oC時的溶解度：Na₂CO₃：S=21.2g； NaHCO₃：S=9.6g．則20^oC恒溫條件下向121.2g飽和碳酸鈉溶液中通入足量的CO₂氣體，理論上可以析出NaHCO₃24.3g（小數點后保留1位）
（2）向500mL KOH溶液中緩慢通入一定量的CO₂氣體，充分反應后，在減壓低溫下蒸發溶液，得到白色固體．若通入CO₂氣體為2.24L（標準狀況下），得到11.9g的白色固體．則所用的KOH溶液的物質的量濃度為0.3mol/L．
（3）將一定質量的鈉加入到89g水中，完全反應后的溶液為100g，則該溶液的質量分數為20%
（4）現有甲、乙兩瓶無色溶液，已知它們可能是AlCl₃溶液和NaOH溶液．現做如下實驗：
①取440mL甲與120mL乙反應，產生1.56g沉淀；
②取440mL乙與120mL甲反應，也產生1.56g沉淀；
③取120mL甲溶液與400mL乙溶液反應，則產生3.12g沉淀；
通過必要的計算和推理判定：
甲溶液為AlCl₃溶液，其物質的量濃度為0.5mol•L^-1；
乙溶液為NaOH溶液，其物質的量濃度是0.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據根據碳酸鈉的溶解度知，121.2g飽和碳酸鈉溶液中碳酸鈉的質量為21.2g，溶劑的質量是100g，從而可知碳酸鈉的物質的量，繼而能求出生成的碳酸氫鈉的質量，然后根據剩余的溶劑的質量，結合碳酸氫鈉的溶解度，故可以求出溶解的碳酸氫鈉的質量，從而可以求出析出的質量；
（2）2.24L（標況下）CO₂氣體的物質的量為0.1mol，二氧化碳完全反應，
若只發生：CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O，則生成0.1mol的K₂CO₃，其質量=0.1mol×138g/mol=13.8g；
若只發生：CO₂+KOH=KHCO₃，則生成0.1mol的KHCO₃，其質量=0.1mol×100g/mol=10g，
由于13.8g＞11.9g＞10.0g，所以得到的白色固體是K₂CO₃和KHCO₃的混合物，
設白色固體中K₂CO₃ x mol，KHCO₃ y mol，根據C元素守恒及二者質量列方程計算，再根據鉀離子守恒計算KOH物質的量，根據c=$\frac{n}{V}$計算KOH溶液物質的量濃度；
（3）根據反應可知，當2molNaOH生成時，溶液增重44g，設生成的氫氧化鈉的物質的量為xmol，根據反應求解；
（4）由②③可知，一定量的甲與乙反應時，乙的量越多，生成的沉淀越少，則乙為NaOH溶液，即甲為AlCl₃溶液；根據①中發生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，堿不足來計算NaOH溶液的物質的量濃度；根據②中發生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl、Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，假設出最大沉淀量，并利用生成的沉淀的量來計算AlCl₃溶液的濃度．

解答 解：（1）20℃時，根據碳酸鈉的溶解度知，121.2g飽和碳酸鈉溶液中碳酸鈉的質量為21.2g，溶劑的質量是100g，100g水中溶解碳酸氫鈉的質量為9.6g，根據鈉原子守恒知，生成碳酸氫鈉的質量=$\frac{21.2g}{106g/mol}$×2×84g/mol═33.6g，根據Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃知，21.2g碳酸鈉參加反應需要水的質量=$\frac{21.2g}{106g/mol}$×18g/mol=3.6g，所以溶劑的質量為100g-3.6g=96.4g，
溶解碳酸氫鈉的質量=$\frac{9.6g}{100g}$×96.4g=9.3g，所以析出碳酸氫鈉的質量=33.6g-9.3g=24.3g，
故答案為：24.3；
（2）2.24L（標況下）CO₂氣體的物質的量為$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
若只發生：CO₂+2KOH=K₂CO₃+H₂O，則生成0.1mol的K₂CO₃，其質量=0.1mol×138g/mol=13.8g，
若只發生：CO₂+KOH=KHCO₃，則生成0.1mol的KHCO₃，其質量=0.1mol×100g/mol=10g，
由于13.8g＞11.9g＞10.0g，所以得到的白色固體是K₂CO₃和KHCO₃的混合物；
設白色固體中K₂CO₃ x mol，KHCO₃ y mol，
根據碳原子守恒，有：x mol+y mol=0.1 mol，
由二者質量可知：138g•mol^-1×x mol+100 g•mol^-1×y mol=11.9g
聯立方程，解得x=0.05mol y=0.05mol
原溶液中KOH物質的量為 2xmol+ymol=2×0.05mol+0.05mol=0.15mol，所用KOH溶液物質的量濃度為$\frac{0.15mol}{0.5L}$=0.3mol•L^-1，
故答案為：0.3；
（3）根據反應可知，當2molNaOH生成時，溶液增重44g，設生成的氫氧化鈉的物質的量為xmol，則有：
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑
                               2mol△m=44g
                              xmol                      11g
則有：$\frac{2}{x}=\frac{44}{11}$
解得x=0.5mol
故生成的氫氧化鈉的質量為m=0.5mol×40g/mol=20g
則溶液質量分數=$\frac{20g}{100g}×100%=20%$．
故答案為：20%；
（4）由②③可知，一定量的甲與乙反應時，乙的量越多，生成的沉淀越少，則乙為NaOH溶液，即甲為AlCl₃溶液，
在①中發生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，1.56g沉淀的物質的量為$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，堿不足，完全反應，
則NaOH的物質的量為0.02mol×3=0.06mol，故NaOH溶液的物質的量濃度為$\frac{0.06mol}{0.12L}$=0.5mol/L，
在②中發生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl、Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，假設出沉淀最大量xmol，開始沉淀過程消耗氫氧根離子3xmol，
沉淀溶解過程氫氧化鋁與氫氧化鈉1：1反應，最后生成0.02mol氫氧化鋁，所以消耗氫氧化鈉（x-0.02）mol，
則一共消耗氫氧化鈉為3x+（x-0.02）=0.44L×0.5mol/L=0.22mol，解得x=0.06mol，即最多有氫氧化鋁0.06mol，所以原溶液含鋁離子0.06mol，
氯化鋁濃度為$\frac{0.06mol}{0.12L}$=0.5mol/L，
故答案為：AlCl₃；0.5；NaOH；0.5．

點評 本題考查化學方程式的有關計算，為高頻考點，明確氫氧化鋁性質是解本題關鍵，知道氧化鋁和氫氧化鈉溶液滴加順序不同導致其產物不同，側重考查學生分析計算能力，題目難度中等．