Question

某白色粉末由NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃中的一种或两种组成．为了测定其组成，采用酚酞-甲基橙双指示剂法．实验过程简述如下：
Ⅰ将一定质量的白色粉末配制成待测液
Ⅱ将待测液装入锥形瓶中，向锥形瓶中加入几滴酚酞溶液，用0.1000mol/L标准盐酸滴定，当红色褪去时，消耗标准盐酸的体积V₁=15.00mL
Ⅲ再向上述锥形瓶中滴加几滴甲基橙溶液，继续用0.1000mol/L标准盐酸滴定，当溶液由黄色变为橙色时，消耗标准盐酸V₂=10.00mL
根据实验数据填写下列空白：
（1）此白色粉末的成分为

 

（2）白色粉末中各成分的物质的量之比为

 

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Answer 1

分析：酚酞在pH大于10时显红色，pH为8～10时显浅红色，在pH小于7时褪为无色，以酚酞作指示剂，指示反应为NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃；
后加甲基橙（在pH小于3.1时显红色，pH为3.1～4.4时呈橙色，pH大于4.4时呈黄色）作指示剂，指示反应为：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O；
根据两步反应需要盐酸的体积确定物质中一定含有氢氧化钠，可能含有碳酸钠或碳酸氢钠，再根据反应需要盐酸的量计算固体中两种成分的物质的量之比．

解答：解：（1）Na₂CO₃中加入盐酸反应时，其实质是H⁺与结合，随着盐酸的加入先结合生成了HCO^-₃，再结合生成碳酸并分解生成CO₂和H₂O，所以在实验中先加酚酞（在pH大于10时显粉红色，pH为8～10时显浅红色，在pH小于7时褪为无色）作指示剂，指示反应为NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃；后加甲基橙（在pH小于3.1时显红色，pH为3.1～4.4时呈橙色，pH大于4.4时呈黄色）作指示剂，指示反应为：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O；
如果是纯碳酸钠溶液，则与盐酸反应两次消耗的盐酸由反应方程式可知其物质的量相等，即V₁=V₂，而V₁＞V₂，则固体中必定含有氢氧化钠，因为盐酸加进去先跟氢氧化钠反应，后跟碳酸钠反应，会使V₁＞V₂；
如果只有氢氧化钠时，V₂=0，
则固体中还含有碳酸钠或碳酸氢钠，
故答案为：NaOH和Na₂CO₃或NaOH和NaHCO₃；
（2）当固体为NaOH和Na₂CO₃，第一步发生的反应为NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，第二步发生的反应为NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，碳酸钠第一步、第二步和盐酸反应需要体积相等，则第一步多出的盐酸和氢氧化钠反应，
n（NaOH）=0.1000mol/L×（0.015-0.010）L=0.0005mol，
和碳酸钠反应的盐酸的体积为10mL，则n（Na₂CO₃）=0.1000mol/L×0.01L=0.001mol，
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=0.0005mol：0.001mol=1：2；
当固体为氢氧化钠和碳酸氢钠时，盐酸先跟氢氧化钠反应，后跟碳酸氢钠反应，
n（NaOH）=0.1000mol/L×0.015L=0.0015mol，
n（NaHCO₃）=0.1000mol/L×0.01L=0.001mol，
所以n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=0.0015mol：0.001mol=3：2；
故答案为：1：2或3：2．

点评：本题考查了探究物质的组成和含量的测定，根据两步反应需要盐酸体积的大小确定溶液中的溶质，V₁＞V₂，则固体中必定含有氢氧化钠，再根据V₁、V₂不等于0排除物质中含有一种的可能性，可能为NaOH和Na₂CO₃或NaOH和NaHCO₃，再结合方程式计算两种物质的物质的量之比，难度较大．