Question

分別稱取質量為m₁g的NaHCO₃和NaOH的固體混合物樣品兩份，置于密閉容器中，在300℃條件下充分加熱，排盡氣體后，測得剩余固體質量為 m₂g．小林和小芳兩同學對加熱后的剩余固體進行研究．為研究方便，令a=

m2

m1

．兩同學分別作了如下分析和實驗：
（1）小林作了如下分析：
①該過程中涉及到的主要化學反應有多個，請你寫出相應的化學方程式：

 

、

 

（寫出二個即可）
②a的取值范圍

 

．當a=

53

79

 時，剩余固體的成分為

 

．（填化學式）當a=

53

61

時，剩余固體的成分為

 

．（填化學式）
③若m₁=58.4，m₂=56.6，則原固體中NaHCO₃

 

g，NaOH

 

g．
（2）小芳同學取一定質量的剩余固體配成500mL 的溶液，逐滴滴入0.5mol/L的硫酸．產生的氣體與所加硫酸體積的關系如圖所示，則該剩余固體的質量為

 

g．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）①存在如下反應：碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳與水，二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水；
②若只有NaHCO₃時，加熱后剩余固體質量最小，若只有NaOH時，剩余固體質量最大，據(jù)此討論計算a的取值范圍；
先發(fā)生反應：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O，當二者恰好反應時，則a=

106

84+40

=

53

64

，據(jù)此判斷剩余固體組成；
③58.4：56.6=1.03＞

53

64

，故剩余固體組分為碳酸鈉、NaOH，減少質量為碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成水的質量，結合方程式列方程計算碳酸氫鈉的質量，進而計算混合物中NaOH的質量；
（3）0.3～0.5體積氫氧化鈉溶液時發(fā)生的反應為：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，若溶液中只有Na₂CO₃，則碳酸氫鈉完全反應消耗硫酸0.3體積，大于實際0.2體積，說明加入0～0.3體積硫酸發(fā)生的反應分別為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，剩余固體為Na₂CO₃、NaOH的混合物，根據(jù)方程式計算生成二氧化碳物質的量，根據(jù)C元素守恒計算n（Na₂CO₃），加入500mL硫酸時溶液中溶質為Na₂SO₄，根據(jù)硫酸根守恒計算n（Na₂SO₄），再根據(jù)鈉離子守恒計算n（NaOH），進而計算剩余固體質量．

解答： 解：（1）①存在如下反應：碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、二氧化碳與水，二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉與水，可能發(fā)生反應為：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃ +H₂O；  
2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，
故答案為：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃ +H₂O；2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑ 等；
②若只有NaHCO₃時，加熱后剩余固體質量最小，由2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，可知a＞

106

168

=

53

84

若只有NaOH時，剩余固體質量最大，則a＜1，故

53

84

＜a＜1；
先發(fā)生反應：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O，當二者恰好反應時，則a=

106

84+40

=

53

64

，當a=

53

79

＜

53

64

，說明發(fā)生上述反應后碳酸氫鈉有剩余，碳酸氫鈉分解，剩余固體的成分為Na₂CO₃，當a=

53

61

＞

53

64

，說明發(fā)生上述反應后NaOH有剩余，剩余固體的成分為 Na₂CO₃、NaOH，
故答案為：

53

84

＜a＜1；Na₂CO₃；Na₂CO₃、NaOH；
③58.4：56.6=1.03＞

53

64

，故剩余固體組分為碳酸鈉、NaOH，減少質量為碳酸氫鈉與氫氧化鈉反應生成水的質量，
NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O
84                 18
m（NaHCO₃）       58.4g-56.6g=1.8g
m（NaHCO₃）=

84×1.8g

18

=8.4g，
m（NaOH）=58.4g-8.4g=50g，
故答案為：8.4；50；
（3）0.3～0.5體積氫氧化鈉溶液時發(fā)生的反應為：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，若溶液中只有Na₂CO₃，則碳酸氫鈉完全反應消耗硫酸0.3體積，大于實際0.2體積，說明加入0～0.3體積硫酸發(fā)生的反應分別為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，剩余固體為Na₂CO₃、NaOH的混合物，
碳酸氫鈉完全反應消耗硫酸為0.2L，則硫酸的物質的量為0.2L×0.5mol/L=0.1mol，故n（H⁺）=0.2mol，由HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑可知，n（CO₂）=0.2mol，由碳元素守恒n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.2mol，
加入0.5L硫酸時，溶液中氫氧化鈉、碳酸鈉完全反應，此時溶液中溶質為Na₂SO₄，消耗硫酸的物質的量為0.5L×0.5mol/L=0.25mol，根據(jù)硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄）=0.25mol，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）+2n（Na₂CO₃）=2n（Na₂SO₄），則n（NaOH）+2×0.2mol=2×0.25mol，解得n（NaOH）=0.1mol，故剩余固體質量為0.2mol×106g/mol+0.1mol×40g/mol=25.2g，
故答案為：25.2g．

點評：本題考查混合物計算，側重考查學生分析思維能力的考查，注意極限法、分段法、守恒法的應用，是一道不錯的能力考查題，難度中等．