Question

4．有NaOH和NaHCO₃的混合物．（要求：計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（1）取10.4g該混合物與足量的鹽酸反應(yīng)．若收集到氣體V L（標準狀況），則原混合物中NaOH的質(zhì)量分數(shù)ω（NaOH）=$\frac{10.4-84×\frac{V}{22.4}}{10.4}$×100%．（只寫表達式，可不化簡）
（2）取10.4g該混合物與100mL1.00mol/L的鹽酸充分反應(yīng)后，若收集到氣體1.12L（標準狀況），則原混合物中：n （NaOH）=0.0500mol； m （NaHCO₃）=8.40g．
（3）設(shè)該混合物中n（NaOH）/n（NaHCO₃）=x，取該化合物10.4g于一容器內(nèi)充分加熱后，再排出氣體，固體質(zhì)量減少了m．試通過計算確定m的取值：
①x≥1時，m≤1.51g；
②x＜1時，m＞1.51g．

Answer 1

分析 （1）生成的氣體為二氧化碳，根據(jù)碳原子守恒計算碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，進而計算氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)；
（2）全部為碳酸氫鈉時消耗HCl最少，此時消耗n（HCl）=n（NaHCO₃）=$\frac{10.4g}{84g/mol}$=0.124mol＞0.1L×1.00mol/L=0.1mol，故HCl不足，HCl完全反應(yīng)生成NaCl，由于生成二氧化碳，故NaOH完全反應(yīng)，生成的二氧化碳為1.12L，根據(jù)碳原子守恒計算參加反應(yīng)碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，結(jié)合鈉離子、氯離子守恒計算NaOH的物質(zhì)的量，進而計算碳酸氫鈉的質(zhì)量；
（3）①當x=1時，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O，x＞1時NaOH有剩余，NaOH與NaHCO₃1：1恰好完全反應(yīng)時，固體質(zhì)量減小為最大值；
②x＜1時，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，NaOH與NaHCO₃1：1恰好完全反應(yīng)時，固體質(zhì)量減小為極小值．

解答 解：（1）生成的氣體為二氧化碳，根據(jù)碳原子守恒：n（NaHCO₃）=n（CO₂）=$\frac{V}{22.4}$mol，則NaOH的質(zhì)量為10.4g-$\frac{V}{22.4}$mol×84g/mol=（10.4-$\frac{V}{22.4}$×84）g，故NaOH的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{（10.4-\frac{V}{22.4}×84）g}{10.4g}$×100%=$\frac{10.4-84×\frac{V}{22.4}}{10.4}$×100%，
故答案為：$\frac{10.4-84×\frac{V}{22.4}}{10.4}$×100%；
（2）全部為碳酸氫鈉時消耗HCl最少，此時消耗n（HCl）=n（NaHCO₃）=$\frac{10.4g}{84g/mol}$=0.124mol＞0.1L×1.00mol/L=0.1mol，故HCl不足，HCl完全反應(yīng)生成NaCl，由于生成二氧化碳，故NaOH完全反應(yīng)，生成的二氧化碳為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.0500mol，根據(jù)碳原子守恒，參加反應(yīng)碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為0.0500mol，結(jié)合鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）-n_{反應(yīng)}（NaHCO₃）=n（HCl）-n_{反應(yīng)}（NaHCO₃）=0.1mol-0.05mol=0.0500mol，則m （NaHCO₃）=10.4g-0.05mol×40g/mol=8.40g，
故答案為：0.0500mol；8.40g；
（3）①當x=1時，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O，x＞1時NaOH有剩余，NaOH與NaHCO₃1：1恰好完全反應(yīng)時，固體質(zhì)量減小為最大值，則n（NaOH）=$\frac{10.4g}{40g/mol+84g/mol}$=$\frac{10.4}{124}$mol，故生成的水為=$\frac{10.4}{124}$mol×18g/mol=1.51g，故x≥1時，m≤1.15g，
故答案為：≤1.51g；
②x＜1時，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+H₂O、2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，NaOH與NaHCO₃1：1恰好完全反應(yīng)時，固體質(zhì)量減小為極小值，故x＜1時，m＞1.51g，
故答案為：＞1.51g．

點評 本題考查混合物計算、討論計算等，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，（2）屬于易錯題目，關(guān)鍵是利用極限法判斷鹽酸不足，氫氧化鈉完全反應(yīng)．