Question

14．将2.5g碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶解于水，制成稀溶液，然后向该溶液中逐滴加入1mol•L^-1的盐酸，所加入盐酸的体积与产生CO₂的体积（标准状况）关系如图所示：
（1）写出OA段所发生反应的离子方程式H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-
（2）原混合物中NaOH的质量为0.6g，碳酸钠的质量分数为42.4%．

Answer 1

分析 （1）在溶液中碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠，若溶液中只有Na₂CO₃，则先发生反应：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，然后发生：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，前后消耗盐酸体积相等，而图象中，开始没有二氧化碳气体生成，前后两阶段消耗盐酸体积之比为25：20＞1：1，故溶液中溶质是Na₂CO₃、NaOH；
（2）设碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的物质的量分别为x、y、z，则溶液中碳酸钠物质的量为（x+y），由AB段消耗HCl可得方程，加入45mL盐酸时，碳酸氢钠恰好完全反应转化为二氧化碳，此时溶液中溶质为NaCl，根据消耗总的HCl可以计算NaCl物质的量，由钠离子守恒可得方程，再结合总质量列方程，据此计算解答．

解答 解：（1）在溶液中碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠，若溶液中只有Na₂CO₃，则先发生反应：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl，然后发生：NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，前后消耗盐酸体积相等，而图象中，开始没有二氧化碳气体生成，前后两阶段消耗盐酸体积之比为25：20＞1：1，故溶液中溶质是Na₂CO₃、NaOH，故OA段发生离子方程式为：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，
故答案为：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
（2）设碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的物质的量分别为x、y、z，则溶液中碳酸钠物质的量为（x+y），
由AB段消耗HCl，可知：x+y=1mol/L×（0.045-0.025）L=0.02mol，
加入45mL盐酸时，碳酸氢钠恰好完全反应转化为二氧化碳，此时溶液中溶质为NaCl，根据消耗总的HCl可知n（NaCl）=n（HCl）=1mol/L×0.045L=0.045moL，由钠离子守恒可得：2x+y+z=0.045mol，
结合总质量可得：84g/mol•x+106g/mol•y+40g/mol•z=2.5g
联立方程，解得x=0.01mol，y=0.01mol，z=0.015mol
原混合物中NaOH的质量为：0.015mol×40g/mol=0.6g；
碳酸钠的质量分数为：$\frac{0.01mol×106g/mol}{2.5g}$×100%=42.4%，
故答案为：0.6；42.4%．

点评 本题考查混合物有关计算，根据图象判断各阶段发生的反应是解题关键，题目难度中等．