Question

14．用沉淀法测定NaHCO₃和K₂CO₃混合物的组成．实验过程是每次称取一定质量的样品溶于水制成溶液，向其中滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液，每次实验均充分反应．实验记录见下表：

实验次数	称取样品的质量/g	所加Ba（OH）2溶液的体积/mL	测得生成沉淀的质量/g
1	0.858	500	1.379
2	1.716	500
3	2.574	500	4.137
4	3.432	500	5.516
5	4.290	500	5.516
6	5.148	500	5.516

回答下列问题：
（1）写出少量NaHCO₃和过量Ba（OH）₂溶液反应的离子方程式Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O．
（2）第2次实验中产生沉淀的质量是2.758g．
（3）样品中NaHCO₃和K₂CO₃的物质的量之比是2：5．
（4）原Ba（OH）₂溶液的浓度为0.056mol•L^-1．
（5）室温下取第3组实验所得溶液的1/10，加水配成500mL溶液，则稀释以后溶液的pH值为12．

Answer 1

分析 （1）少量NaHCO₃和过量Ba（OH）₂溶液反应，量少的全部反应，离子方程式中NaHCO₃的系数为1书写；
（2）第3次、第4次生成沉淀碳酸钡的质量都为5.516g，说明样品质量为3.342g时，氢氧化钡已经完全反应，第1次、第3次样品的质量分别为0.858g、2.574g，第1次、第3次生成沉淀碳酸钡质量分别为1.379g、4.137g，样品的质量之比等于生成的沉淀质量之比为1：2，说明第3次恰好完全反应，根据第1次与第2次样品之比计算第2次生成沉淀的质量；
（3）第3次实验中样品完全反应，令碳酸氢钠与碳酸钾的物质的量分别为xmol、ymol，根据碳元素守恒可知沉淀碳酸钡的物质的量为（x+y）mol，根据样品质量与碳酸钡沉淀质量列方程计算；
（4）实验中每次滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液0.5L，第4次、第5次生成沉淀碳酸钡质量都为5.516g，说明样品质量为3.342g时，氢氧化钡已经完全反应，碳酸钡的物质的量为$\frac{5.516g}{197g/mol}$=0.028mol，根据钡离子守恒可知，氢氧化钡的物质的量为0.028mol，然后求出Ba（OH）₂溶液物质的量浓度；
（5）第3组实验反应后溶液为氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾的混合溶液，由钡离子守恒计算溶液中钡离子物质的量，由钠离子守恒可知，溶液中n（NaOH）=n（NaHCO₃），由钾离子守恒可知，溶液中n（KOH）=2n（K₂CO₃），根据溶液中氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾的物质的量计算氢氧根的浓度，在计算稀释后氢氧根的浓度，利用pH值定义计算．

解答 解：（1）少量NaHCO₃和过量Ba（OH）₂溶液反应，量少的全部反应，离子方程式为Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O，故答案为：Ba²⁺+HCO₃^-+OH^-═BaCO₃↓+H₂O；
（2）第3次、第4次生成沉淀碳酸钡的质量都为5.516g，说明样品质量为3.342g时，氢氧化钡已经完全反应，第1次、第3次样品的质量分别为0.858g、2.574g，第1次、第3次生成沉淀碳酸钡质量分别为1.379g、4.137g，样品的质量之比等于生成的沉淀质量之比为1：2，说明第3次恰好完全反应，第2次实验中样品完全反应，令产生沉淀质量为mg，则1.716g：2.574g=mg：4.137g，解得m=2.758，故答案为：2.758；
（3）第3次实验中样品完全反应，令碳酸氢钠与碳酸钾的物质的量分别为xmol、ymol，则：
84x+138y=2.574
197x+197y=4.137，
解得x=0.006，y=0.015．
NaHCO₃和K₂CO₃的物质的量之比为2：5，
故答案为：2：5；
（4）实验中每次滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液0.5L，第4次、第5次生成沉淀碳酸钡质量都为5.516g，说明样品质量为3.342g时，氢氧化钡已经完全反应，碳酸钡的物质的量为$\frac{5.516g}{197g/mol}$=0.028mol，根据钡离子守恒可知，氢氧化钡的物质的量为0.028mol，所以Ba（OH）₂溶液中溶质的物质的量浓度是$\frac{0.028mol}{0.5L}$=0.056mol/L，故答案为：0.056；
（5）实验中每次滴加相同浓度的Ba（OH）₂溶液500mL，第3次、第4次生成沉淀碳酸钡质量都为5.516g，说明样品质量为3.342g时，氢氧化钡已经完全反应，碳酸钡的物质的量为$\frac{5.516g}{197g/mol}$=0.028mol，根据钡离子守恒可知氢氧化钡的物质的量为0.028mol，
第3组实验反应后溶液为氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾的混合溶液.4.137g碳酸钡的物质的量为$\frac{4.137g}{197g/mol}$=0.021mol，由钡离子守恒可知，溶液中n[Ba（OH）₂]=0.028mol-0.021mol=0.007mol；由钠离子守恒可知，溶液中n（NaOH）=n（NaHCO₃）=0.006mol；由钾离子守恒可知，溶液中n（KOH）=2n（K₂CO₃）=2×0.015mol=0.03mol；所以溶液中n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]+n（NaOH）+n（KOH）=0.007mol×2+0.006mol+0.03mol=0.05mol，取所得溶液体积的$\frac{1}{10}$，含有的氢氧根的物质的量为0.005mol，加水配成500mL溶液，氢氧根的浓度为$\frac{0.005mol}{0.5L}$=0.01mol/L，所以c（H+）=10^-12mol/L，所以溶液的pH=-lg10^-12=12，
故答案为：12．

点评 本题考查混合物的计算、实验数据分析处理、pH值计算等，综合性较大，难度较大，旨在考查学生的综合能力，是一道不错的能力考查题．