Question

10．用沉淀法測定KHCO₃和Na₂CO₃固體混合物的組成，每次稱取一定質量的樣品溶于水制成洛液，向其中滴加相同濃度的Ba（OH）₂溶液，每次實驗均充分反應，反應前后溶液體積變化忽略不計，實驗記錄見表：

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ
樣本質量（g）	3.06	6.12	9.18	12.24	15.30
Ba（OH）2溶液體積（mL）	300	300	300	300	300
生成沉淀的質量（g）	5.19	11.82	17.73	23.64	23.64

回答下列問題：
（1）樣品中KHCO₃和Na₂CO₃的物質的量之比2：1．
（2）室溫下第Ⅲ組實驗所得溶液中的OH^-物質的量濃度為0.2mol/L．

Answer 1

分析 （1）第Ⅲ次實驗中樣品完全反應，令碳酸氫鈉與碳酸鉀的物質的量分別為xmol、ymol，根據碳元素守恒可知沉淀碳酸鋇的物質的量為（x+y）mol，根據樣品質量與碳酸鋇沉淀質量列方程計算；
（2）第Ⅲ組實驗反應后溶液為氫氧化鋇、氫氧化鈉、氫氧化鉀的混合溶液，由鋇離子守恒計算溶液中鋇離子物質的量，由鈉離子守恒可知，溶液中n（KOH）=n（KHCO₃），由鉀離子守恒可知，溶液中n（NaOH）=2n（Na₂CO₃），根據溶液中氫氧化鋇、氫氧化鈉、氫氧化鉀的物質的量計算氫氧根的濃度．

解答 解：（1）第Ⅲ次實驗中樣品完全反應，令KHCO₃與Na₂CO₃的物質的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{100x+106y=9.18}\\{197x+197y=17.73}\end{array}\right.$，解得x=0.06，y=0.03
故n（KHCO₃）：n（Na₂CO₃）=0.06mol：0.03mol=2：1，
故答案為：2：1，
（2）由（1）中分析可知，第Ⅳ次恰好樣品完全反應，碳酸鋇物質的量=$\frac{23.64g}{197g/mol}$=0.12mol，根據鋇離子守恒，300mL氫氧化鋇溶液中氫氧化鋇的物質的量=0.12mol，第Ⅲ組實驗反應后溶液為氫氧化鋇、氫氧化鈉、氫氧化鉀的混合溶液，17.73g碳酸鋇物質的量為$\frac{17.73g}{197g/mol}$=0.09mol，由鋇離子守恒可知，溶液中n[Ba（OH）₂]=0.12mol-0.09mol=0.03mol，由鉀離子守恒可知，溶液中n（KOH）=n（KHCO₃）=0.06mol，根據鈉離子守恒可知，溶液中n（NaOH）=2n（Na₂CO₃）=0.06mol，
溶液中n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]+n（NaOH）+n（KOH）=0.03mol×2+0.06mol+0.06mol=0.18mol，第3組實驗所得溶液中的OH^-濃度為$\frac{0.06mol}{0.3L}$=0.2mol/L，
故答案為：0.2mol/L．

點評 本題考查混合物的計算、實驗數據分析處理等，綜合性較大，難度較大，旨在考查學生的綜合能力，是一道不錯的能力考查題．