Question

9．取SiO₂和Na₂CO₃的混合物2.26g，高溫下充分反應后得到混合固體A．冷卻至室溫后，向固體A中加入200mL 0.2mol•L^-1的NaOH溶液，固體全部溶解，得到溶液B，測得溶液B中pH=13．（若不考慮溶液中體積變化和SiO₃^2-水解）．
（1）溶液B中剩余NaOH的物質的量0.02mol
（2）原混合物中SiO₂的物質的量分數(shù)為66.7%．

Answer 1

分析 （1）由于不考慮溶液中體積變化和SiO₃^2-水解，則反應后溶液中的氫氧根離子的物質的量等于剩余氫氧化鈉的物質的量，結合反應后溶液的pH計算出反應后剩余氫氧化鈉的物質的量；
（2）先根據(jù)n=cV計算出氫氧化鈉的總物質的量，從而可知A中二氧化硅消耗氫氧化鈉的物質的量，根據(jù)反應SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₂+H₂O可計算出固體A中二氧化硅的物質的量，最高價m=nM計算出剩余二氧化硅的質量，結合總質量可計算出參加反應Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑的SiO₂和Na₂CO₃的總質量，結合反應方程式列式計算出原混合物在加熱時發(fā)生反應的SiO₂和Na₂CO₃的物質的量，最后可計算出原混合物中SiO₂的物質的量分數(shù)．

解答 解：（1）不考慮溶液中體積變化和SiO₃^2-水解，測得反應后溶液B中pH=13，說明反應后溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=0.1mol/L，溶液B中剩余NaOH的物質的量為：0.1mol/L×0.2L=0.02mol，
故答案為：0.02；
（2）200mL 0.2mol•L^-1的NaOH溶液中含有氫氧化鈉的物質的量為：0.2mol/L×0.2L=0.04mol，則固體A消耗NaOH的物質的量為：0.04mol-0.02mol=0.02mol，則固體A中含有剩余的SiO₂，
根據(jù)反應SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₂+H₂O可知，固體A中含有SiO₂的物質的量為：0.02mol×$\frac{1}{2}$=0.01mol，質量為：60g/mol×0.01mol=0.6g；
則原混合物中參與反應Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑的SiO₂和Na₂CO₃的總質量為：2.26g-0.6g=1.66g，
反應中SiO₂和Na₂CO₃的物質的量相等，設物質的量都為n，則（106g/mol+60g/mol）n=1.66g，解得：n=0.01mol，
所以原混合物中SiO₂的物質的量分數(shù)為：$\frac{0.01mol+0.01mol}{0.01mol+0.01mol+0.01mol}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質為解答關鍵，注意掌握溶液pH、物質的量分數(shù)的概念及表達式，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．