Question

20．NaHCO₃在潮濕的空氣中會(huì)緩慢分解，Na₂CO₃會(huì)吸收空氣中的水分：
Na₂CO₃+nH₂O=Na₂CO₃•nH₂O（n為平均值，n≤10）．取沒(méi)有妥善保管已部分變質(zhì)的NaHCO₃樣品A18.32g，溶于水配成溶液，慢慢滴入稀鹽酸并不停地?cái)嚢�，加入鹽酸的體積與生成的CO₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）如下表．（不計(jì)溶于水的CO₂氣體）

鹽酸體積（mL）	5	15	20	50	x	120	150
生成CO2體積（mL）	0	224	448	1792	4480	4480	4480

試求：
（1）當(dāng)加入鹽酸后，生成CO₂體積不再增加時(shí)，x的最小值為110．
（2）未變質(zhì)前NaHCO₃的質(zhì)量．
（3）部分變質(zhì)后樣品A中的成分及各成分的物質(zhì)的量．

Answer 1

分析 （1）15mL～20mL鹽酸發(fā)生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，設(shè)HCl的物質(zhì)的量為n，據(jù)此可計(jì)算出該鹽酸的濃度；由表中的數(shù)據(jù)結(jié)合碳原子守恒可知溶液中：n（CO₃^2-）+n（HCO₃^-）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，用于將CO₃^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO₃^-的HCl的物質(zhì)的量為15×10^-3L×2.0mol/L-$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$mol=0.02mol，則混合物中碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.02mol，故n（NaHCO₃）=0.2mol-0.02mol=0.18mol，
n（H₂O）=$\frac{18.32g-106g/mol×0.02mol-84g/mol×0.018mol}{18g/mol}$=0.06mol，則n=$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3，
即樣品A中含有0.18molNaHCO₃，0.02molNa₂CO₃•3H₂O，
由反應(yīng)結(jié)束時(shí)n（Na）=n（Cl）可知，最小消耗的HCl的物質(zhì)的量為：0.02mol×2+0.18mol=0.22mol，再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算出x的最小值；
（2）根據(jù)鈉離子守恒可知，沒(méi)有變質(zhì)前碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為：0.02mol×2+0.18mol=0.22mol，再根據(jù)m=nM計(jì)算出碳酸氫鈉的質(zhì)量；
（3）由（1）的計(jì)算可知部分變質(zhì)后樣品A中的成分及各成分的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）15mL～20mL鹽酸發(fā)生NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，設(shè)HCl的物質(zhì)的量為n，則
NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O
        1         1
        n   $\frac{0.448L-0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，
解答得n=0.01mol，
則稀鹽酸的濃度為：$\frac{0.01mol}{0.005L}$=2.0mol/L，
由表中的數(shù)據(jù)結(jié)合碳原子守恒可知溶液中：n（CO₃^2-）+n（HCO₃^-）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
用于將CO₃^2-轉(zhuǎn)變?yōu)镠CO₃^-的HCl的物質(zhì)的量為15×10^-3L×2.0mol/L-$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$mol=0.02mol，則混合物中碳酸鈉的物質(zhì)的量為0.02mol，
故n（NaHCO₃）=0.2mol-0.02mol=0.18mol，
n（H₂O）=$\frac{18.32g-106g/mol×0.02mol-84g/mol×0.018mol}{18g/mol}$=0.06mol，
則n=$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3，
即樣品A中含有0.18molNaHCO₃，0.02molNa₂CO₃•3H₂O，
由反應(yīng)結(jié)束時(shí)n（Na）=n（Cl）可知，最小消耗的HCl的物質(zhì)的量為：0.02mol×2+0.18mol=0.22mol，
則x=$\frac{0.22mol}{2mol/L}$=0.11L=110mL，
故答案為：110；
（2）根據(jù)鈉離子守恒可知，沒(méi)有變質(zhì)前碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為：0.02mol×2+0.18mol=0.22mol，其質(zhì)量為：0.22mol×84g/mol=18.48g，
答：未變質(zhì)前NaHCO₃的質(zhì)量是18.48g；
（3）由（1）的計(jì)算可知，樣品A中含有0.18molNaHCO₃，0.02molNa₂CO₃•3H₂O，
答：分變質(zhì)后樣品A中的成分及各成分的物質(zhì)的量為0.18molNaHCO₃，0.02molNa₂CO₃•3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，結(jié)合表中數(shù)據(jù)正確判斷發(fā)生反應(yīng)實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意熟練掌握物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度等之間的關(guān)系，試題充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．