Question

今有氫氧化鈉、碳酸氫鈉和與其他物質(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；當容器中的殘留固體冷卻到室溫后，全部溶于水制成50.00ml溶液，從中取出10.00ml，恰好可與含HCl 1.825g的鹽酸溶液25.00毫升中和至中性，求原混合物中含雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)?

Answer 1

2.98%

解析試題分析：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)量的五分之一；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)。
由題意可知NaHCO₃過量，NaOH與CO₂反應(yīng)和NaOH與NaHCO₃直接反應(yīng)所生成的Na₂CO₃總質(zhì)量是不變的，取NaHCO₃計算更簡便，有關(guān)反應(yīng)如下：   
NaOH+NaHCO₃=Na₂CO₃+H₂O            ①
2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑十H₂O↑        ②
CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O             ③
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑         ④
（1）設(shè)反應(yīng)②分解的NaHCO₃質(zhì)量為x，分解產(chǎn)生的Na₂CO₃質(zhì)量為y，由②③有：
2NaHCO₃～Na₂CO₃～CaCO₃
168      106     100
x        y     2.500g
x== 4.200g      y== 2.650g
（2）殘留物全部中和至中性需HCl的質(zhì)量為：×50.00毫升 = 9.125g
設(shè)殘留物中Na₂CO₃的總質(zhì)量為z，由④有：  
Na₂CO₃～2HCl
106     73
z      9.125g
=            z=13.250g
反應(yīng)④產(chǎn)生的Na₂CO₃質(zhì)量為    13.250g—2.650g＝10.600g
10.600克Na₂CO₃是原混合物中的NaOH(設(shè)質(zhì)量為a)和除發(fā)生分解反應(yīng)之外的NaHCO₃(設(shè)質(zhì)量為b)恰好反應(yīng)生成的，它們的質(zhì)量關(guān)系是：
NaOH～NaHCO₃～Na₂CO₃
40     84        106
a      b       10.600g
a＝4.00g， b＝8.400g
雜質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為×100% ≈ 2.98% 
答：略
考點：根據(jù)化學反應(yīng)方程式的計算；酸的化學性質(zhì)；碳酸鈉、碳酸氫鈉與碳酸鈣；質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用