Question

今有氫氧化鈉、碳酸氫鈉以及與其他物質(zhì)都不反應(yīng)、受熱也不分解的雜質(zhì)組成的固體混合物17.110g，放入密閉容器中加熱至250℃，經(jīng)充分反應(yīng)后，將容器中的氣體通入過量的澄清石灰水中得到白色沉淀2.500g，當(dāng)容器中的殘留固體冷卻到室溫后，全部溶于水制成50mL 溶液．從中取出10.00mL，恰好可與含HCl 1.825g 鹽酸溶液25.00mL 中和至中性，求原混合物中含雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

解：設(shè)氣體二氧化碳的質(zhì)量為x
Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O
44 100
x 2.500g

x=1.100g
設(shè)碳酸氫鈉的質(zhì)量為y，生成碳酸鈉的質(zhì)量為z
2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑
168 106 44
y z 1.100g
y=4.200g
z=2.650g
設(shè)與1.825gHCl恰好完全反應(yīng)的碳酸鈉的質(zhì)量為a
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 73
a 1.825g

a=2.650g
則冷卻到室溫后殘留固體中碳酸鈉的質(zhì)量=2.650g×5=13.250g，其中由氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉的質(zhì)量=13.250g-2.650g=10.600g
設(shè)氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成10.600g碳酸鈉的同時生成水的質(zhì)量為b
NaOH+NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O
106 18
10.600g b

b=1.800g
根據(jù)質(zhì)量質(zhì)量守恒定律，氫氧化鈉和碳酸氫鈉的質(zhì)量=10.600g+1.800g=12.400g
混合物中所含雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)=×100%≈2.98%
答：原混合物中含雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)約為2.98%．
分析：氫氧化鈉、碳酸氫鈉放入密閉容器中加熱至250℃，氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，過量的碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉、水和二氧化碳；生成的二氧化碳與能澄清石灰水生成碳酸鈣沉淀，因此，利用沉淀碳酸鈣的質(zhì)量可計算放出氣體二氧化碳的質(zhì)量，再由二氧化碳的質(zhì)量可計算出分解的碳酸氫鈉的質(zhì)量及生成的碳酸鈉的質(zhì)量；
根據(jù)溶液的均一性，從50mL溶液取出10mL溶液時，溶液中溶質(zhì)質(zhì)量也為原溶質(zhì)質(zhì)量的；
碳酸鈉溶液呈堿性，與鹽酸完全反應(yīng)生成氯化鈉和水，溶液呈中性；利用反應(yīng)消耗鹽酸的質(zhì)量計算出加熱后殘留固體中碳酸鈉的質(zhì)量，用其質(zhì)量減去碳酸氫分解產(chǎn)生的碳酸鈉，所得碳酸鈉質(zhì)量即為氫氧化鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)所生成碳酸鈉質(zhì)量，由此計算混合物中氫氧化鈉與碳酸氫鈉的質(zhì)量；
最后使用混合物的質(zhì)量減去氫氧化鈉和碳酸氫鈉的質(zhì)量即可求得混合物中雜質(zhì)質(zhì)量，雜質(zhì)質(zhì)量與混合物質(zhì)量比求出混合物中所含雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)．
點評：在解答本題時需要注意到氫氧化鈉與碳酸氫鈉的混合時反應(yīng)生成碳酸鈉和水，而當(dāng)碳酸氫鈉過量時加熱才會分解出二氧化碳氣體．