Question

4．將在空氣中暴露一段時間后的氫氧化鈉固體樣本溶于水得溶液A，將所得溶液中逐滴滴加稀硫酸至過量，生成的二氧化碳體積（標準狀況下）與加入稀硫酸體積關系如圖所示．

已知：在碳酸鈉溶液中逐滴加入稀硫酸反應按以下步驟進行：
①CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-    ②H⁺+HCO₃^-═CO₂↑+H₂
試計算：
（1）溶液A中滴加硫酸的體積在0-150mL間無CO₂氣體生成的原因是0-150mL間發(fā)生2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O、2Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2NaHCO₃
（2）硫酸滴加至150mL時，此時溶液中溶質主要成分為（寫化學式）Na₂SO₄和NaHCO₃
（3）溶液A中碳酸鈉的質量為2.12gg
（4）硫酸的物質的量濃度為0.2mol/L
（5）該樣品中Na₂CO₃與NaOH物質的量之比為2：1．

Answer 1

分析 （1）因為碳酸鈉與硫酸反應生成碳酸氫鈉，與碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳消耗硫酸的物質的量相等，所以由圖可知V（硫酸l）在0～100mL區(qū)間內發(fā)生反應的化學方程式為：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；在100～150mL區(qū)間內發(fā)生反應的化學方程式為2Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2NaHCO₃；
（2）由（1）知：硫酸滴加至150mL時，此時溶液中溶質主要成分為Na₂SO₄和NaHCO₃；
（3）根據(jù)碳守恒可知：Na₂CO₃～CO₂；
（4）加入150mL～200mL硫酸，發(fā)生反應：2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，根據(jù)生成二氧化碳計算n（H₂SO₄），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算；
（5）加入200mL硫酸時，生成0.448L二氧化碳，此時溶液中溶質為Na₂SO₄，由硫酸根離子守恒計算n（Na₂SO₄），根據(jù)碳元素守恒計算n（Na₂CO₃），根據(jù)鈉離子守恒計算n（NaOH），據(jù)此解答．

解答 解：（1）因為碳酸鈉與硫酸反應生成碳酸氫鈉，與碳酸氫鈉與硫酸反應生成二氧化碳消耗硫酸的物質的量相等，所以由圖可知V（硫酸l）在0～100mL區(qū)間內發(fā)生反應的化學方程式為：2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O；在100～150mL區(qū)間內發(fā)生反應的化學方程式為2Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2NaHCO₃，
故答案為：0-150mL間發(fā)生2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O、2Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2NaHCO₃；
（2）由（1）知：硫酸滴加至150mL時，此時溶液中溶質主要成分為Na₂SO₄和NaHCO₃，故答案為：Na₂SO₄和NaHCO₃；
（3）根據(jù)碳守恒可知：Na₂CO₃～CO₂，而二氧化碳的體積為0.448L，所以碳酸鈉的物質的量為：$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，則質量為：0.02mol×106g/mol=2.12g，故答案為：2.12g；
（4）加入150mL～200mL硫酸，發(fā)生反應：2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，n（H₂SO₄）=$\frac{0.02}{2}$=0.01mol，則c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.01mol}{0.05L}$=0.2mol/L，故答案為：0.2mol/L；
（5）加入200mL硫酸時，生成0.448L二氧化碳，此時溶液中溶質為Na₂SO₄，
由硫酸根離子守恒計算n（Na₂SO₄）=0.2L×0.2mol/L=0.04mol，
根據(jù)碳元素守恒n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.02mol，
根據(jù)鈉離子守恒n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）-2n（Na₂CO₃）=0.08mol-0.02mol×2=0.04mol，
故該樣品中NaOH與Na₂CO₃物質的量之比=0.04mol：0.02mol=2：1，
故答案為：2：1．

點評 本題以圖象形式考查化學方程式計算，明確發(fā)生的反應是解題關鍵，注意（5）中利用守恒思想進行解答．