Question

分别称取质量为m₁g的NaHCO₃和NaOH的固体混合物样品两份，置于密闭容器中，在300℃条件下充分加热，排尽气体后，测得剩余固体质量为 m₂g．小林和小芳两同学对加热后的剩余固体进行研究．为研究方便，令a=

m2

m1

．两同学分别作了如下分析和实验：
（1）小林作了如下分析：
①该过程中涉及到的主要化学反应有多个，请你写出相应的化学方程式：

 

、

 

（写出二个即可）
②a的取值范围

 

．当a=

53

79

 时，剩余固体的成分为

 

．（填化学式）当a=

53

61

时，剩余固体的成分为

 

．（填化学式）
③若m₁=58.4，m₂=56.6，则原固体中NaHCO₃

 

g，NaOH

 

g．
（2）小芳同学取一定质量的剩余固体配成500mL 的溶液，逐滴滴入0.5mol/L的硫酸．产生的气体与所加硫酸体积的关系如图所示，则该剩余固体的质量为

 

g．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）①存在如下反应：碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳与水，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水；
②若只有NaHCO₃时，加热后剩余固体质量最小，若只有NaOH时，剩余固体质量最大，据此讨论计算a的取值范围；
先发生反应：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O，当二者恰好反应时，则a=

106

84+40

=

53

64

，据此判断剩余固体组成；
③58.4：56.6=1.03＞

53

64

，故剩余固体组分为碳酸钠、NaOH，减少质量为碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成水的质量，结合方程式列方程计算碳酸氢钠的质量，进而计算混合物中NaOH的质量；
（3）0.3～0.5体积氢氧化钠溶液时发生的反应为：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，若溶液中只有Na₂CO₃，则碳酸氢钠完全反应消耗硫酸0.3体积，大于实际0.2体积，说明加入0～0.3体积硫酸发生的反应分别为：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，剩余固体为Na₂CO₃、NaOH的混合物，根据方程式计算生成二氧化碳物质的量，根据C元素守恒计算n（Na₂CO₃），加入500mL硫酸时溶液中溶质为Na₂SO₄，根据硫酸根守恒计算n（Na₂SO₄），再根据钠离子守恒计算n（NaOH），进而计算剩余固体质量．

解答： 解：（1）①存在如下反应：碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水，碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳与水，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠与水，可能发生反应为：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃ +H₂O；  
2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑；CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，
故答案为：NaHCO₃+NaOH═Na₂CO₃ +H₂O；2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑ 等；
②若只有NaHCO₃时，加热后剩余固体质量最小，由2 NaHCO₃ 

△   .

 Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑，可知a＞

106

168

=

53

84

若只有NaOH时，剩余固体质量最大，则a＜1，故

53

84

＜a＜1；
先发生反应：NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O，当二者恰好反应时，则a=

106

84+40

=

53

64

，当a=

53

79

＜

53

64

，说明发生上述反应后碳酸氢钠有剩余，碳酸氢钠分解，剩余固体的成分为Na₂CO₃，当a=

53

61

＞

53

64

，说明发生上述反应后NaOH有剩余，剩余固体的成分为 Na₂CO₃、NaOH，
故答案为：

53

84

＜a＜1；Na₂CO₃；Na₂CO₃、NaOH；
③58.4：56.6=1.03＞

53

64

，故剩余固体组分为碳酸钠、NaOH，减少质量为碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成水的质量，
NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃ +H₂O
84                 18
m（NaHCO₃）       58.4g-56.6g=1.8g
m（NaHCO₃）=

84×1.8g

18

=8.4g，
m（NaOH）=58.4g-8.4g=50g，
故答案为：8.4；50；
（3）0.3～0.5体积氢氧化钠溶液时发生的反应为：HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑，若溶液中只有Na₂CO₃，则碳酸氢钠完全反应消耗硫酸0.3体积，大于实际0.2体积，说明加入0～0.3体积硫酸发生的反应分别为：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，剩余固体为Na₂CO₃、NaOH的混合物，
碳酸氢钠完全反应消耗硫酸为0.2L，则硫酸的物质的量为0.2L×0.5mol/L=0.1mol，故n（H⁺）=0.2mol，由HCO₃^-+H⁺═H₂O+CO₂↑可知，n（CO₂）=0.2mol，由碳元素守恒n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.2mol，
加入0.5L硫酸时，溶液中氢氧化钠、碳酸钠完全反应，此时溶液中溶质为Na₂SO₄，消耗硫酸的物质的量为0.5L×0.5mol/L=0.25mol，根据硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄）=0.25mol，根据钠离子守恒可知n（NaOH）+2n（Na₂CO₃）=2n（Na₂SO₄），则n（NaOH）+2×0.2mol=2×0.25mol，解得n（NaOH）=0.1mol，故剩余固体质量为0.2mol×106g/mol+0.1mol×40g/mol=25.2g，
故答案为：25.2g．

点评：本题考查混合物计算，侧重考查学生分析思维能力的考查，注意极限法、分段法、守恒法的应用，是一道不错的能力考查题，难度中等．