Question

碳酸钠和碳酸氢钠在生产、生活中都有重要的应用．现有3.58g Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加80.0mL 1.0mol/L盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为896mL（设气体全部逸出，下同）．（1）通过计算可知上述反应中______过量．固体混合物中Na₂CO₃与NaHCO₃的物质的量之比为______．
（2）取a g 上述Na₂CO₃和NaHCO₃固体混合物，将其制成溶液后，边搅拌边逐滴滴加40.0mL 1.0mol/L盐酸，反应完全后生成的CO₂气体折算成标准状况下的体积为448mL，则a的值为______；
NaHCO₃在潮湿的空气中会缓慢的分解，Na₂CO₃会吸收空气中的水分：Na₂CO₃∙nH₂O（n为平均值，n≤10）．取没有妥善保管已部分变质的碳酸氢钠样品W 9.52g溶于水配成溶液，慢慢滴入稀盐酸并不停地搅拌，加入盐酸的体积与生成的标准状况下CO₂的体积如图（已知盐酸加至15mL时，生成CO₂112mL）．
（3）求x的值．
（4）样品W中的成分及各成分的物质的量．

Answer

向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸，首先发生反应Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3，Na2CO3完全转化为NaHCO3，再发生NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O，
（1）由方程式Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知，假定3.58g全部是Na2CO3，完全反应消耗的盐酸最多，n（Na2CO3）==0.0338mol，消耗盐酸体积为=0.0676l=67.6mL＜80mL，故盐酸过量；
令Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与二氧化碳的物质的量列方程，据此计算解答；
（2）可能有两种情况：①盐酸过量，根据（1）中固体质量与二氧化碳体积关系计算；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na2CO3反应生成NaHCO3，然后再和NaHCO3反应生成CO2，NaHCO3有剩余，根据方程式计算；
（3）由图象可知，将Na2CO3转化为NaHCO3，消耗盐酸10mL，NaHCO3完全反应得到二氧化碳2240mL，根据NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O计算消耗盐酸的体积，前后两部分盐酸体积之和即为x的值；
（4）由图象可知，溶液中含有碳酸钠，故固体含有Na2CO3∙nH2O，将Na2CO3转化为NaHCO3，消耗盐酸10mL，计算转化得到的NaHCO3的物质的量，根据生成的二氧化碳的体积计算溶液中总的NaHCO3物质的量，进而确定原固体中是否含有NaHCO3及其物质的量，再根据固体的质量确定Na2CO3∙nH2O中n的值，据此解答．
【解析】
向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加盐酸，首先发生反应Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3，Na2CO3完全转化为NaHCO3，再发生NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O，
（1）由方程式Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O、NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知，假定3.58g全部是Na2CO3，完全反应消耗的盐酸最多，n（Na2CO3）==0.0338mol，消耗盐酸体积为=0.0676l=67.6mL＜80mL，故盐酸过量；
3.58g Na2CO3和NaHCO3固体完全反应，得到CO2气体的物质的量为=0.04mol，令Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为xmol、ymol，则：
，解得x=0.01，y=0.03，
故固体混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为0.01mol：0.03mol=1：3，
故答案为：盐酸；1：3；
（2）可能有两种情况：
①盐酸过量，由（1）中固体质量与二氧化碳体积关系可知：a：3.58g=448mL：896mL，解得a=1.79g；
②HCl是不足量的，即HCl先和混合物中的Na2CO3反应生成NaHCO3，然后再和NaHCO3反应生成CO2，NaHCO3有剩余，n总（HCl）=0.4L×1.0mol/L=0.04mol，则：
NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O（后发生）
      0.02mol  0.02mol
   Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3，
0.02mol  0.02mol
故则原混合物中Na2CO3为0.02mol，NaHCO3 为0.06mol，
此时a=106g/mol×0.02mol+84g/mol×0.06mol=7.16g
故答案为：1.79或7.16；
（3）由图象可知，将Na2CO3转化为NaHCO3，消耗盐酸10mL，NaHCO3完全反应得到二氧化碳2240mL，物质的量为=0.1mol，根据NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知消耗HCl为0.1mol，该阶段消耗盐酸的体积为=0.1L=100mL，故x=10mL+100mL=110mL，
答：x的值为110；
（4）由图象可知，溶液中含有碳酸钠，故固体含有Na2CO3∙nH2O，将Na2CO3转化为NaHCO3，消耗盐酸10mL，由Na2CO3+HCl═NaCl+NaHCO3可知，溶液中n（Na2CO3）=n（HCl）=0.01L×1mol/L=0.01mol，转化生成的NaHCO3的物质的量为0.01mol，由NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O可知，溶液中总的NaHCO3物质的量为0.1mol，大于0.01mol，故原固体中含有NaHCO3，其物质的量为0.1mol-0.01mol=0.09mol，原固体中Na2CO3∙nH2O的质量为9.52g-84g/mol×0.09mol=1.96g，n（Na2CO3∙nH2O）=n（Na2CO3），故0.01mol×（106+18n）g/mol=1.96g，解得n=5，故原混合固体含有：NaHCO3为0.09mol、Na2CO3۰5H2O为0.01mol，
答：原混合固体含有：0.09molNaHCO3、0.01mol Na2CO3۰5H2O．