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碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中都有重要的应用.现有3.58g Na2CO3和NaHCO3固体混合物,将其制成溶液后,边搅拌边逐滴滴加80.0mL 1.0mol/L盐酸,反应完全后生成的CO2气体折算成标准状况下的体积为896mL(设气体全部逸出,下同).(1)通过计算可知上述反应中______过量.固体混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为______.
(2)取a g 上述Na2CO3和NaHCO3固体混合物,将其制成溶液后,边搅拌边逐滴滴加40.0mL 1.0mol/L盐酸,反应完全后生成的CO2气体折算成标准状况下的体积为448mL,则a的值为______;
NaHCO3在潮湿的空气中会缓慢的分解,Na2CO3会吸收空气中的水分:Na2CO3?nH2O(n为平均值,n≤10).取没有妥善保管已部分变质的碳酸氢钠样品W 9.52g溶于水配成溶液,慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌,加入盐酸的体积与生成的标准状况下CO2的体积如图(已知盐酸加至15mL时,生成CO2112mL).
(3)求x的值.
(4)样品W中的成分及各成分的物质的量.

解:向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸,首先发生反应Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3,Na2CO3完全转化为NaHCO3,再发生NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O,
(1)由方程式Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知,假定3.58g全部是Na2CO3,完全反应消耗的盐酸最多,n(Na2CO3)==0.0338mol,消耗盐酸体积为=0.0676l=67.6mL<80mL,故盐酸过量;
3.58g Na2CO3和NaHCO3固体完全反应,得到CO2气体的物质的量为=0.04mol,令Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为xmol、ymol,则:
,解得x=0.01,y=0.03,
故固体混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为0.01mol:0.03mol=1:3,
故答案为:盐酸;1:3;
(2)可能有两种情况:
①盐酸过量,由(1)中固体质量与二氧化碳体积关系可知:a:3.58g=448mL:896mL,解得a=1.79g;
②HCl是不足量的,即HCl先和混合物中的Na2CO3反应生成NaHCO3,然后再和NaHCO3反应生成CO2,NaHCO3有剩余,n(HCl)=0.4L×1.0mol/L=0.04mol,则:
NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O(后发生)
0.02mol 0.02mol
Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3
0.02mol 0.02mol
故则原混合物中Na2CO3为0.02mol,NaHCO3 为0.06mol,
此时a=106g/mol×0.02mol+84g/mol×0.06mol=7.16g
故答案为:1.79或7.16;
(3)由图象可知,将Na2CO3转化为NaHCO3,消耗盐酸10mL,NaHCO3完全反应得到二氧化碳2240mL,物质的量为=0.1mol,根据NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知消耗HCl为0.1mol,该阶段消耗盐酸的体积为=0.1L=100mL,故x=10mL+100mL=110mL,
答:x的值为110;
(4)由图象可知,溶液中含有碳酸钠,故固体含有Na2CO3?nH2O,将Na2CO3转化为NaHCO3,消耗盐酸10mL,由Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3可知,溶液中n(Na2CO3)=n(HCl)=0.01L×1mol/L=0.01mol,转化生成的NaHCO3的物质的量为0.01mol,由NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知,溶液中总的NaHCO3物质的量为0.1mol,大于0.01mol,故原固体中含有NaHCO3,其物质的量为0.1mol-0.01mol=0.09mol,原固体中Na2CO3?nH2O的质量为9.52g-84g/mol×0.09mol=1.96g,n(Na2CO3?nH2O)=n(Na2CO3),故0.01mol×(106+18n)g/mol=1.96g,解得n=5,故原混合固体含有:NaHCO3为0.09mol、Na2CO3?5H2O为0.01mol,
答:原混合固体含有:0.09molNaHCO3、0.01mol Na2CO3?5H2O.
分析:向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸,首先发生反应Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3,Na2CO3完全转化为NaHCO3,再发生NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O,
(1)由方程式Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知,假定3.58g全部是Na2CO3,完全反应消耗的盐酸最多,n(Na2CO3)==0.0338mol,消耗盐酸体积为=0.0676l=67.6mL<80mL,故盐酸过量;
令Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者质量之和与二氧化碳的物质的量列方程,据此计算解答;
(2)可能有两种情况:①盐酸过量,根据(1)中固体质量与二氧化碳体积关系计算;
②HCl是不足量的,即HCl先和混合物中的Na2CO3反应生成NaHCO3,然后再和NaHCO3反应生成CO2,NaHCO3有剩余,根据方程式计算;
(3)由图象可知,将Na2CO3转化为NaHCO3,消耗盐酸10mL,NaHCO3完全反应得到二氧化碳2240mL,根据NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O计算消耗盐酸的体积,前后两部分盐酸体积之和即为x的值;
(4)由图象可知,溶液中含有碳酸钠,故固体含有Na2CO3?nH2O,将Na2CO3转化为NaHCO3,消耗盐酸10mL,计算转化得到的NaHCO3的物质的量,根据生成的二氧化碳的体积计算溶液中总的NaHCO3物质的量,进而确定原固体中是否含有NaHCO3及其物质的量,再根据固体的质量确定Na2CO3?nH2O中n的值,据此解答.
点评:本题考查混合物的有关计算,题目计算量较大,需要学生有良好的心理素质,注意利用极限法与讨论法进行的计算,难度较大.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源:四川省广元中学2010届高三第四次月考、化学试卷 题型:058

我国著名化学家侯德榜先生发明的“侯氏制碱法”,因原料利用率高,并能进行连续生产,从而享誉中内外.“侯氏制碱法”的基本做法是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳,获得碳酸氢钠晶体,再将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱.它的反应原理可用下列化学方程式表示:

NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O

某课外兴趣小组同学,按照“侯氏制碱法”原理,设计了如下一套实验装置

实验室可选药品有浓氨水、纯碱、大理石、稀盐酸、稀硫酸、熟石灰、氯化铵、氯化钠

(1)选用最合适的试剂的名称D________

(2)本实验具体操作过程中,应先通________气体,再通________气体;

(3)指出该装置的三处错误________ ________ ________

(4)在改进装置后,该同学进行了实验,实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5 g,实验最后得到无水碳酸钠26 g,则其产率为________;该同学针对其实验结果,认真分析了造成损失的原因,发现其操作步骤并没有错误,则主要原因是________

(5)在“侯氏制碱法”的工业生产中,原料的利用率高,大大降低了成本.请问本实验中哪些物质可重复利用?________

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科目:高中化学 来源: 题型:

我国著名化学家侯德榜先生发明的侯氏制碱法,因原料利用率高,并能进行连续生产,从而享誉中外。侯氏制碱\]法的基本做法是向饱和食盐水中依次通入氨气和二氧化碳,获得碳酸氢钠晶体,再将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱。它的反应原理可用下列化学方程式表示:
NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
某课外兴趣小组同学,按照“侯氏制碱法”原理,设计了如下一套实验装置:

实验室可供选用的药品有:浓氨水、纯碱、大理石、稀盐酸、稀硫酸、熟石灰、氯化铵、氯化钠。
(1)A、D中最合适的试剂为:A_______;D_______。(填名称)
(2)本实验在具体操作过程中,应先通_________气体,再通________气体,原因是________________。
(3)指出该装置中的错误_________。(至少两处)
(4)在改进装置后,该同学进行了实验,实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5g,实验最后得到无水碳酸钠26.0g,则其产率为________;该同学针对其实验结果,认真分析了造成损失的原因,发现其操作步骤并没有错误,则主要原因是________________________。
(5)在侯氏制碱法工业生产中,原料的利用率高,大大降低了成本。请问本实验中哪些物质可重复利用?________________。

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科目:高中化学 来源:同步题 题型:实验题

我国著名化学家侯德榜生先发明的“侯氏制碱法”,因原料利用率高,并能进行连续生产,从而享誉海内外。“侯氏制碱法”的原理是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳,获得碳酸氢钠晶体,再将所得的碳酸氢钠晶体加热分解后即 可得到纯碱。它的反应原理可用下列化学方程式表示:
NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。某课外兴趣小组同学,按照“侯氏制碱法”原理,设计了如图所示的一套实验装置:
实验室可供选用的药品有:浓氨水、纯碱、大理石、稀盐酸、稀硫酸、熟石灰、氯化氨、氯化钠。
(1)A、D中最合适的试剂为:A________;D________(填名称)。
(2)本实验具体操作过程中,应先通入________气体,再通入________气体;原因是_________________________________________________________________。
(3)指出该装置中的错误(至少两处)__________________________________________ 。
(4)在改进装置中,该兴趣小组同学进行了实验,实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5 g,实验最后得到无水碳酸钠26.0 g,则其产率为________;该兴趣小组同学针对其实验结果,认真分析了造成损失的原因,发现其操作步骤并没有错误,则主要原因是_______________________________________________。
(5)在“侯氏制碱法”工业生产中,原料的利用率高,大大降低了成本.请问本实验中哪些物质可重复利用?____________。

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