Question

9．（要求寫出規(guī)范的計算步驟）今有（含一種）堿金屬元素的兩種碳酸鹽組成的混合物6.14g，加水溶解后，取所得溶液的十分之一，向其中緩緩加入一定濃度的稀鹽酸，并同時記錄放出CO₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）和消耗稀鹽酸的體積，得到如圖所示的曲線．

試計算：（1）混合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
（2）確定這兩種碳酸鹽的化學(xué)式
（3）所滴加鹽酸的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 假設(shè)金屬元素的元素符號是M，因為金屬元素的化合價是+1，碳酸氫根的化合價是-1，碳酸根的化合價是-2，因此該金屬元素的碳酸氫鹽和碳酸鹽的化學(xué)式可以表示為MHCO₃和M₂CO₃，與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是MHCO₃+HCl═MCl+H₂O+CO₂↑、M₂CO₃+HCl═MHCO₃+MCl，
（1）根據(jù)碳元素守恒及生成二氧化碳的量計算出混合物中含碳量；
（2）計算出混合物的平均摩爾質(zhì)量，然后判斷堿金屬名稱，從而可確定兩種碳酸鹽的化學(xué)式；
（3）根據(jù)兩種碳酸鹽的質(zhì)量、物質(zhì)的量列式計算出消耗氯化氫的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出滴加的鹽酸的濃度．

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒可知：n（C）=n（CO₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，
6.14 g 混合物中含有的碳元素的質(zhì)量為：n（C）=0.005mol×12g/mol×10=0.6g，
則混合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w（C）=$\frac{0.6g}{6.14g}$×100%=9.77%，
答：混合物中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.77%；
（2）混合物的平均摩爾質(zhì)量M=$\frac{6.14g}{0.005mol×10}$=122.8g/mol，
若M（M₂CO₃）=122.8 g/mol，則M（M）=31.4g/mol，
若M（MHCO₃）=122.8 g/mol，則M（M）=61.8g/mol，
即：31.4g/mol＜M（K）＜61.8g/mol，
所以堿金屬元素是鉀元素，兩種碳酸鹽的化學(xué)式：K₂CO₃、KHCO₃，
答：這兩種碳酸鹽的化學(xué)式分別為K₂CO₃、KHCO₃；
（3）碳酸鹽的總物質(zhì)的量為：n（K₂CO₃）+n（KHCO₃）=0.05 mol，
質(zhì)量為：n（K₂CO₃）×138 g/mol+n（KHCO₃）×100 g/mol=6.14 g，
解得：n（K₂CO₃）=0.03mol、n（KHCO₃）=0.02 mol，
則：n（K₂CO₃）～n（CO₂）～2n（HCl）          n（KHCO₃）～n（CO₂）～n（HCl）
   0.03 mol   0.03mol   0.06 mol           0.02 mol    0.02 mol   0.02 mol
所以消耗鹽酸的總物質(zhì)的量為：n（HCl）=0.06 mo+0.02mol=0.08 mol，
則所滴加鹽酸的物質(zhì)的量濃度為：c（HCl）=$\frac{0.08mol}{0.32L}$=0.25mol/L，
答：所滴加鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.25mol/L．

點評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算，題目難度較大，明確發(fā)生反應(yīng)的實質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒法、極值法在化學(xué)計算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．