Question

18．有一种白色粉末是无水碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，称取0.442g灼烧至恒重，把放出的气体通入足量澄清石灰水中，生成0.2g沉淀，灼烧后的残渣能与30mL盐酸恰好完全反应．
试求：
（1）原混合物中无水碳酸钠的质量分数．
（2）所用盐酸的物质的量浓度．

Answer 1

分析 （1）加热无水碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，发生反应：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，生成的二氧化碳与氢氧化钙溶液反应生成0.2g碳酸钙，根据n=$\frac{m}{n}$计算碳酸钙的物质的量，利用碳元素守恒计算二氧化碳的物质的量，根据方程式计算原混合物中碳酸氢钠的物质的量，根据m=nM计算碳酸氢钠的质量，进而计算碳酸钠的质量；
（2）灼烧后的残渣为碳酸钠，能与30mL盐酸恰好完全反应生成NaCl，根据钠离子守恒n（NaCl）=2n（Na₂CO₃）+n（NaHCO₃），根据氯离子守恒有n（HCl）=n（NaCl），再根据c=$\frac{n}{V}$计算盐酸的浓度．

解答 解：（1）0.2g碳酸钙的物质的量为$\frac{0.2g}{100g/mol}$=0.002mol，根据碳元素守恒可知，n（CO₂）=n（CaCO₃）=0.002mol，加热无水碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，发生反应：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，由方程式可知，
n（NaHCO₃）=2n（CO₂）=0.002mol×2=0.004mol，故碳酸氢钠的质量为0.004mol×84g/mol=0.336g，
故碳酸钠的质量为0.442g-0.336g=0.106g，所以原混合物中无水碳酸钠的质量分数为：$\frac{0.106g}{0.442g}×100%$=23.98%，
答：原混合物中无水碳酸钠的质量分数为23.98%；
（2）原混合物中n（NaHCO₃）=0.004mol，n（Na₂CO₃）=$\frac{0.106g}{106g/mol}$=0.001mol，灼烧后的残渣为碳酸钠，能与30mL盐酸恰好完全反应生成NaCl，根据钠离子守恒n（NaCl）=2n（Na₂CO₃）+n（NaHCO₃），根据氯离子守恒有n（HCl）=n（NaCl），故n（HCl）=n（NaCl）=2n（Na₂CO₃）+n（NaHCO₃）=0.001mol×2+0.004mol=0.006mol，故盐酸的物质的量浓度为$\frac{0.006mol}{0.03L}$=0.2mol/L，
答：盐酸的物质的量浓度为0.2mol/L．

点评 本题考查混合物的有关计算，难度不大，清楚发生的反应是关键，注意根据元素守恒进行的计算．