Question

6．由短周期元素組成的中學常見的含鈉元素的物質A、B、C、D，存在如圖1轉化關系（部分生成物和反應條件已略去）．

（1）若A為金屬鈉，A與水反應的離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑．
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應的化學方程式為2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑．
（3）A不論是Na還是Na₂O₂，依據(jù)轉化關系判斷物質D是NaHCO₃，
（4）向30ml某濃度的B溶液中通入CO₂氣體后得溶液M，因CO₂通入量的不同，溶液M的組成也不同．若向M中逐滴加入0.1mol/L鹽酸，產(chǎn)生的氣體V（CO₂）與加入鹽酸的體積V（HCl）的關系有如圖2所示兩種情況（不計CO₂的溶解），則曲線B表明M中的溶質為Na₂CO₃、NaHCO₃；原NaOH溶液的物質的量濃度為3：10；由曲線A、B可知，兩次實驗通入的CO₂的體積比為0.25mol/L．
（5）Na₂CO₃和NaHCO₃濃度均為0.1mol/L的混合溶液中，離子濃度由小到大的順序是c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）請你設計一實驗證明Na₂CO₃溶液堿性比NaHCO₃溶液的堿性強：配制0.1mol•L^-1（或等物質的量濃度）的兩種溶液，則其pH，Na₂CO₃溶液pH大于NaHCO₃溶液，說明Na₂CO₃溶液堿性比NaHCO₃溶液的堿性強．

Answer 1

分析 （1）若A為金屬鈉，A與水反應生成單質E為H₂，所以B為NaOH，則C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃；
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應生成單質E為O₂，所以B為NaOH，則C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃；
（3）根據(jù)（1）（2）的分析答題；
（4）曲線A、B，開始沒有氣體，加入一定體積鹽酸后生成氣體，生成氣體的反應為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，再結合反應OH^-+H⁺=H₂O、H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-可知，若A中只有Na₂CO₃，開始發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，前后兩過程消耗HCl的體積相等，所以根據(jù)前后兩過程消耗的鹽酸的體積可判斷溶液的組成，根據(jù)鈉元素守恒可知，當加入75mL鹽酸時，溶液中的溶質為氯化鈉，所以原溶液中的氫氧化鈉的物質的量 為0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，據(jù)此計算氫氧化鈉的物質的量濃度；曲線A生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-60）mL=15mL，曲線B生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-25）mL=50mL，由HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑可求得兩次實驗通入的CO₂的體積之比；
（5）Na₂CO₃和NaHCO₃濃度均為0.1mol/L的混合溶液中，碳酸根和碳酸氫根都水解，且碳酸根水解生成碳酸氫根，溶液呈堿性，根據(jù)等物質的量濃度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH的大小判斷溶液的堿性強弱．

解答 解：（1）若A為金屬鈉，A與水反應生成單質E為H₂，所以B為NaOH，則C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃，A與水反應的離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；  
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應生成單質E為O₂，所以B為NaOH，則C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃，A與水反應的化學方程式為2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑；
（3）根據(jù)（1）（2）的分析可知，D為NaHCO₃，
故答案為：NaHCO₃；
（4）曲線A、B，開始沒有氣體，加入一定體積鹽酸后生成氣體，生成氣體的反應為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，再結合反應OH^-+H⁺=H₂O、H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-可知，若A中只有Na₂CO₃，開始發(fā)生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，前后兩過程消耗HCl的體積相等，而實際開始階段消耗鹽酸體積大于產(chǎn)生二氧化碳消耗的鹽酸體積，故A曲線表明M中的溶質為NaOH、Na₂CO₃，B曲線中，前后消耗鹽酸的體積之比為1：3，則曲線B表明M中溶質為Na₂CO₃、NaHCO₃，且二者物質的量之比為1：2，根據(jù)鈉元素守恒可知，當加入75mL鹽酸時，溶液中的溶質為氯化鈉，所以原溶液中的氫氧化鈉的物質的量 為0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，所以氫氧化鈉的物質的量濃度為$\frac{0.0075mol}{0.03L}$=0.25mol/L，曲線A生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-60）mL=15mL，曲線B生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-25）mL=50mL，由HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑可知，則兩次實驗通入的CO₂的體積之比=15mL：50mL=3：10，
故答案為：Na₂CO₃、NaHCO₃；3：10；0.25mol/L；
（5）Na₂CO₃和NaHCO₃濃度均為0.1mol/L的混合溶液中，碳酸根和碳酸氫根都水解，且碳酸根水解生成碳酸氫根，溶液呈堿性，所以溶液中離子濃度由小到大的順序是c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺），根據(jù)等物質的量濃度的Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的pH的大小判斷溶液的堿性強弱，具體操作為配制 0.1mol•L^-1（或等物質的量濃度）的兩種溶液，則其pH，Na₂CO₃溶液pH大于NaHCO₃溶液，說明Na₂CO₃溶液堿性比NaHCO₃溶液的堿性強，
故答案為：c（H⁺）＜c（OH^-）＜c（CO₃^2-）＜c（HCO₃^-）＜c（Na⁺）；配制 0.1mol•L^-1（或等物質的量濃度）的兩種溶液，則其pH，Na₂CO₃溶液pH大于NaHCO₃溶液，說明Na₂CO₃溶液堿性比NaHCO₃溶液的堿性強．

點評 本題考查無機物推斷、化學計算等，基本屬于猜測驗證型推斷，需要學生熟練掌握元素化合物知識，（4）中計算關鍵是根據(jù)圖象判斷溶液溶質的成分，題目難度較大．