Question

某白色粉末由NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃中的一種或兩種組成．為了測定其組成，采用酚酞-甲基橙雙指示劑法．實驗過程簡述如下：
Ⅰ將一定質(zhì)量的白色粉末配制成待測液
Ⅱ?qū)⒋郎y液裝入錐形瓶中，向錐形瓶中加入幾滴酚酞溶液，用0.1000mol/L標準鹽酸滴定，當紅色褪去時，消耗標準鹽酸的體積V₁=15.00mL
Ⅲ再向上述錐形瓶中滴加幾滴甲基橙溶液，繼續(xù)用0.1000mol/L標準鹽酸滴定，當溶液由黃色變?yōu)槌壬珪r，消耗標準鹽酸V₂=10.00mL
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)填寫下列空白：
（1）此白色粉末的成分為

 

（2）白色粉末中各成分的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

分析：酚酞在pH大于10時顯紅色，pH為8～10時顯淺紅色，在pH小于7時褪為無色，以酚酞作指示劑，指示反應(yīng)為NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃；
后加甲基橙（在pH小于3.1時顯紅色，pH為3.1～4.4時呈橙色，pH大于4.4時呈黃色）作指示劑，指示反應(yīng)為：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O；
根據(jù)兩步反應(yīng)需要鹽酸的體積確定物質(zhì)中一定含有氫氧化鈉，可能含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，再根據(jù)反應(yīng)需要鹽酸的量計算固體中兩種成分的物質(zhì)的量之比．

解答：解：（1）Na₂CO₃中加入鹽酸反應(yīng)時，其實質(zhì)是H⁺與結(jié)合，隨著鹽酸的加入先結(jié)合生成了HCO^-₃，再結(jié)合生成碳酸并分解生成CO₂和H₂O，所以在實驗中先加酚酞（在pH大于10時顯粉紅色，pH為8～10時顯淺紅色，在pH小于7時褪為無色）作指示劑，指示反應(yīng)為NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃；后加甲基橙（在pH小于3.1時顯紅色，pH為3.1～4.4時呈橙色，pH大于4.4時呈黃色）作指示劑，指示反應(yīng)為：NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O；
如果是純碳酸鈉溶液，則與鹽酸反應(yīng)兩次消耗的鹽酸由反應(yīng)方程式可知其物質(zhì)的量相等，即V₁=V₂，而V₁＞V₂，則固體中必定含有氫氧化鈉，因為鹽酸加進去先跟氫氧化鈉反應(yīng)，后跟碳酸鈉反應(yīng)，會使V₁＞V₂；
如果只有氫氧化鈉時，V₂=0，
則固體中還含有碳酸鈉或碳酸氫鈉，
故答案為：NaOH和Na₂CO₃或NaOH和NaHCO₃；
（2）當固體為NaOH和Na₂CO₃，第一步發(fā)生的反應(yīng)為NaOH+HCl═NaCl+H₂O、Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，第二步發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO₃+HCl═NaCl+CO₂↑+H₂O，碳酸鈉第一步、第二步和鹽酸反應(yīng)需要體積相等，則第一步多出的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，
n（NaOH）=0.1000mol/L×（0.015-0.010）L=0.0005mol，
和碳酸鈉反應(yīng)的鹽酸的體積為10mL，則n（Na₂CO₃）=0.1000mol/L×0.01L=0.001mol，
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=0.0005mol：0.001mol=1：2；
當固體為氫氧化鈉和碳酸氫鈉時，鹽酸先跟氫氧化鈉反應(yīng)，后跟碳酸氫鈉反應(yīng)，
n（NaOH）=0.1000mol/L×0.015L=0.0015mol，
n（NaHCO₃）=0.1000mol/L×0.01L=0.001mol，
所以n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=0.0015mol：0.001mol=3：2；
故答案為：1：2或3：2．

點評：本題考查了探究物質(zhì)的組成和含量的測定，根據(jù)兩步反應(yīng)需要鹽酸體積的大小確定溶液中的溶質(zhì)，V₁＞V₂，則固體中必定含有氫氧化鈉，再根據(jù)V₁、V₂不等于0排除物質(zhì)中含有一種的可能性，可能為NaOH和Na₂CO₃或NaOH和NaHCO₃，再結(jié)合方程式計算兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，難度較大．