Question

16．100mL 1mol•L^-1燒堿溶液中通入一定量CO₂充分反應(yīng)后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，
按出現(xiàn)的先后順序分別是Ⅰ．Na₂CO₃、NaOHⅡ．Na₂CO₃，Ⅲ．Na₂CO₃、NaHCO₃，Ⅳ．NaHCO₃ ．
①常溫下，將得到的固體X重新溶于水，在所得溶液中逐滴加入鹽酸，得到下面的變化圖，則X的成份為I（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ），鹽酸的濃度為0.33mol/L．
②若要驗(yàn)證白色固體X是第Ⅰ種組成，依次加入的試劑為cb（填字母序號）．
a．鹽酸   b．MgCl₂溶液   c．BaCl₂溶液  d．Ba（OH）₂溶液
在驗(yàn)證的過程中，一定需要進(jìn)行的操作是c（填字母序號）．
a．萃取      b．洗滌         c．過濾         d．分餾
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，下列實(shí)驗(yàn)方案中不能測定其中NaHCO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是d（填字母序號）．
a．取m g X與足量Ba（OH）₂溶液充分反應(yīng)，過濾，洗滌，烘干得n g固體
b．取m g X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體
c．取m g X充分加熱，減重n g
d．取m g X與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重n g
④若白色固體X的質(zhì)量為5.0g，則X的組成為Ⅰ（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ）．

Answer 1

分析 由于CO₂和NaOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比不同則產(chǎn)物不同，故可根據(jù)CO₂ 和NaKOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比對產(chǎn)物進(jìn)行討論；
①固體X溶解于水在所得溶液中加入鹽酸使溶液pH=7得到的溶液為氯化鈉，依據(jù)鈉元素守恒計(jì)算質(zhì)量；
②驗(yàn)證白色固體X是第I種組成NaOH、Na₂CO₃，需要驗(yàn)證碳酸根離子和氫氧根離子，由選項(xiàng)試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗(yàn)碳酸根離子，依據(jù)氫氧化鈉或酚酞試液檢驗(yàn)氫氧根離子的存在；驗(yàn)證過程中需要把沉淀過濾后再檢驗(yàn)氫氧根離子；
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，Na₂CO₃、NaHCO₃ ；
a．氫氧化鋇與碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質(zhì)量為m，生成碳酸鋇沉淀質(zhì)量為ng，依據(jù)碳元素守恒列式可以計(jì)算；
b．取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據(jù)鈉元素 守恒列式計(jì)算；
c．取m g X充分加熱，減重n g，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉受熱分解，依據(jù)質(zhì)量減少為水和二氧化碳質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量；
d．稀硫酸與二者皆反應(yīng)，且水有揮發(fā)，所以求算不出來；
④依據(jù)氫氧化鈉和二氧化碳的反應(yīng)分析，二氧化碳和氫氧化鈉按照物質(zhì)的量1：2反應(yīng)生成碳酸鈉，按照1：1反應(yīng)生成碳酸氫鈉，以此計(jì)算判斷

解答 解：由①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、②CO₂+NaOH=NaHCO₃，可知n（CO₂）；n（NaOH）=1：2時(shí)產(chǎn)物為Na₂CO₃，n（CO₂）；n（NaOH）=1時(shí)產(chǎn)物為NaHCO₃，n（CO₂）；n（NaOH）＜1：2時(shí)，NaOH 過量，則產(chǎn)物為Na₂CO₃、NaOH； 1：2＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1時(shí)，對于①反應(yīng)來說二氧化碳過量而對于②反應(yīng)來說二氧化碳量不足，所以產(chǎn)物為Na₂CO₃、NaHCO₃；n（CO₂）；n（NaOH）＞1時(shí)，二氧化碳過量，則固體產(chǎn)物為NaHCO₃．
向100mL 1mol•L^-1燒堿溶液中不斷通入一定量CO₂充分反應(yīng)后，將溶液在低溫下蒸干得到白色固體X，X的組成可能有四種情況，按出現(xiàn)的先后順序分別是：NaOH、Na₂CO₃；Na₂CO₃；Na₂CO₃、NaHCO₃；NaHCO₃；
故答案為：Na₂CO₃、NaOH；NaHCO₃ ；
①常溫下，將得到的固體X重新溶于水，在所得溶液中逐滴加入鹽酸，開始階段沒出現(xiàn)氣體，最后消耗0.1mol鹽酸讓氣體的物質(zhì)的量最大，溶液為氯化鈉溶液，根據(jù)各成分消耗鹽酸的情況，所以物質(zhì)組成是等物質(zhì)的量的Na₂CO₃、NaOH的混合物，100mL 1mol•L^-1燒堿溶液中通入一定量CO₂，得到等物質(zhì)的量的Na₂CO₃、NaOH的混合物；
設(shè)：混合物中氫氧化鈉和碳酸鈉的物質(zhì)的量均是x，則3x=0.1，解得x=0.033mol，所以中和氫氧化鈉消耗鹽酸的物質(zhì)的量是0.33mol，NaOH濃度是$\frac{0.033}{0.1}$mol/L=0.33mol/L，故答案為：I，0.33mol/L；
②驗(yàn)證白色固體X是第I種組成NaOH、Na₂CO₃，需要驗(yàn)證碳酸根離子和氫氧根離子，由選項(xiàng)試劑可知利用氯化鋇溶液檢驗(yàn)碳酸根離子，依據(jù)氫氧化鈉或酚酞試液檢驗(yàn)氫氧根離子的存在；驗(yàn)證過程中需要把沉淀過濾后再檢驗(yàn)氫氧根離子；
a．鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)放出氣體，與氫氧化鈉反應(yīng)物現(xiàn)象不能用來檢驗(yàn)，故a不選；
b．MgCl₂ 溶液和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂白色沉淀，可以檢驗(yàn)除去碳酸鈉后的溶液中的氫氧化鈉，故b選；
c．BaCl₂ 溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀，故c選；
d．Ba（OH）₂ 溶液和碳酸鈉反應(yīng)生成白色沉淀，和氫氧化鈉不反應(yīng)，故d不選；
故答案為：cb；c；
③若白色固體X為第Ⅲ種組成，即為Na₂CO₃、NaHCO₃ ；
a．氫氧化鋇與碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，與碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，依據(jù)碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物質(zhì)量為m，生成碳酸鋇沉淀質(zhì)量為ng，依據(jù)碳元素守恒列式可以計(jì)算，故a不選；
b．取mg X與足量鹽酸充分反應(yīng)，加熱，蒸干，灼燒得n g固體為氯化鈉，依據(jù)鈉元素 守恒列式計(jì)算，設(shè)碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，（X+Y）（23+35.5）=n 106X+84Y=m 求解，故b不選；
c．取m g X充分加熱，減重n g，發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉受熱分解，依據(jù)質(zhì)量減少為水和二氧化碳質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算得到碳酸氫鈉質(zhì)量，設(shè)碳酸鈉Xmol，碳酸氫鈉Ymol，0.5Y（18+44）=n 106X+84Y=m，列式計(jì)算得到，故c不選；
d．取m g X與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出的氣體被足量堿石灰吸收，增重n g，稀硫酸與二者皆反應(yīng)，且水有揮發(fā)，吸收的增重為二氧化碳和水蒸氣質(zhì)量，所以求算不出碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故d選；
故選d；
④100mL 1mol•L^-1燒堿溶液中含有氫氧化鈉物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)鈉元素守恒若全部生成Na₂CO₃，固體質(zhì)量為0.1mol×$\frac{1}{2}$×106g/mol=5.3g，若生成碳酸氫鈉固體質(zhì)量=0.1mol×84g/mol=8.4g，若白色固體X的質(zhì)量為5.0g，說明固體為Na₂CO₃，NaOH的混合物，故答案為：Ⅰ．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)含量及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)利用極性法判斷生成的產(chǎn)物及守恒法計(jì)算是解題關(guān)鍵，題目難度不大．