Question

8．今有堿金屬的兩種碳酸鹽和堿土金屬（第二主族）的一種不溶性碳酸鹽組成的混合物，取其7.560g與過(guò)量鹽酸完全反應(yīng)，放出CO₂體積為1.344L（標(biāo)況下）另取等質(zhì)量的原混合物，加水?dāng)嚢�，可濾出不溶性鹽1.420g．
（1）取過(guò)濾后濾液的$\frac{1}{10}$體積，向其中緩慢滴加濃度為0.2500mol/L鹽酸，并同時(shí)記錄放出的CO₂體積（標(biāo)況下）和消耗鹽酸的體積，得到如圖的曲線，試計(jì)算確定這兩種堿金屬碳酸鹽的化學(xué)式．
（2）將濾出的不溶性鹽（1.420g）投入到濃度為2.500mol/L的鹽酸中，當(dāng)完全反應(yīng)時(shí)，耗去鹽酸16.00ml，試計(jì)算確定原不溶性碳酸鹽的化學(xué)式．

Answer 1

分析 （1）7.56g混合物中n（碳酸鹽）=n（CO₂）=$\frac{1.344L}{22.4L/mol}$=0.06mol，由圖象可知，當(dāng)加入0.012 LHCl無(wú)CO₂生成，發(fā)生反應(yīng)為CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，由此知堿金屬碳酸鹽中n（CO₃^2-）=0.25mol/L×0.012L×10=0.03mol，標(biāo)況下112mL二氧化碳的物質(zhì)的量為：n（CO₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.05mol，
則原溶液中含有碳酸氫根離子的物質(zhì)的量為：n（HCO₃^-）=0.05mol-0.03mol=0.02mol，
設(shè)堿金屬兩種鹽中堿金屬元素相對(duì)原子質(zhì)量為x，y，列式得出堿金屬元素原子量關(guān)系式，然后結(jié)合堿金屬元素的原子量進(jìn)行判斷即可；
（2）堿土金屬碳酸鹽的物質(zhì)的量=n（碳酸鹽）-n（K₂CO₃）-n（KHCO₃）=0.06mol-0.05mol=0.01mol，則該堿土金屬的碳酸鹽的摩爾質(zhì)量為：M=$\frac{1.42g}{0.01mol}$=142g/mol，該0.01mol不溶性碳酸鹽消耗鹽酸的物質(zhì)的量為：2.500mol/L×0.01L=0.04mol，而正鹽最多消耗0.02molHCl，
所以該該堿土金屬的碳酸鹽為堿式碳酸鹽，設(shè)其化學(xué)式為：N₂（OH）₂CO₃，結(jié)合其摩爾質(zhì)量計(jì)算出N即可．

解答 解：（1）7.56g混合物中n（碳酸鹽）=n（CO₂）=$\frac{1.344L}{22.4L/mol}$=0.06mol，
由圖象可知，當(dāng)加入0.012 LHCl無(wú)CO₂生成，發(fā)生反應(yīng)為CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，由此知堿金屬碳酸鹽中n（CO₃^2-）=0.25mol/L×0.012L×10=0.03mol，
標(biāo)況下112mL二氧化碳的物質(zhì)的量為：n（CO₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.05mol，
則原溶液中含有碳酸氫根離子的物質(zhì)的量為：n（HCO₃^-）=0.05mol-0.03mol=0.02mol，
設(shè)堿金屬兩種鹽中堿金屬元素相對(duì)原子質(zhì)量為x，y，
則：（2x+60）g/mol×0.03mol+（y+61）g/mol×0.02mol=7.56g-1.420g，
即：3x+y=156，
或（2y+60）g/mol×0.03mol+（x+61）g/mol×0.02mol=7.56g-1.420g
即：x+3y=156，
由堿金屬Li、Na、K的相對(duì)原子質(zhì)量分析兩式，只有當(dāng)x=y=39時(shí)符合題意，故堿金屬為K，其碳酸鹽的化學(xué)式分別為：K₂CO₃、KHCO₃，
答：這兩種堿金屬碳酸鹽的化學(xué)式為K₂CO₃、KHCO₃；
（2）堿土金屬碳酸鹽的物質(zhì)的量=n（碳酸鹽）-n（K₂CO₃）-n（KHCO₃）=0.06mol-0.05mol=0.01mol，
則該堿土金屬的碳酸鹽的摩爾質(zhì)量為：M=$\frac{1.42g}{0.01mol}$=142g/mol，
該0.01mol不溶性碳酸鹽消耗鹽酸的物質(zhì)的量為：2.500mol/L×0.01L=0.04mol，而正鹽最多消耗0.02molHCl，
所以該該堿土金屬的碳酸鹽為堿式碳酸鹽，設(shè)其化學(xué)式為：N₂（OH）₂CO₃，則：2N=（142-60-17×2），解得：N=24，為Mg元素，
所以該不溶性碳酸鹽的化學(xué)式為：Mg₂（OH）₂CO₃，
答：原不溶性碳酸鹽的化學(xué)式為Mg₂（OH）₂CO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了討論法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用、混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度較大，明確發(fā)生反應(yīng)實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．