Question

【題目】研究性學習的本質在于，讓學生親歷知識產生與形成的過程。我校某化學研究性學習小組欲以CO2為主要原料，采用下圖所示裝置模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3，并對CO2與NaOH的反應進行探究．

【資料獲悉】“侯氏制堿法”原理：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，然后再將NaHCO3灼燒制成Na2CO3．

【實驗設計】如圖1所示

【實驗探究】

（1）裝置乙的作用是 ．

（2）若在NaHCO3灼燒中時間較短，NaHCO3將分解不完全．取經短暫加熱的NaHCO3樣品29.6g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸，并不斷攪拌．隨著鹽酸的加入，溶液中有關離子的物質的量的變化如圖2所示．則曲線b對應的溶液中的離子是 （填離子符號）；該樣品中Na2CO3和NaHCO3的物質的量之比是 。

（3）若將裝置甲產生的純凈的CO21.68L（標準狀況下）緩慢地全部通入到100mL NaOH溶液中，充分反應后，將溶液低溫蒸干，得到不含結晶水的固體W，其質量為7.4g，則W的成分為 （填化學式），原NaOH溶液的物質的量濃度為 。

Answer 1

【答案】（1）除去CO2中的HCl （2）HCO3﹣； 3﹕1；（3）Na2CO3和NaHCO3； 1.25 mol/L

【解析】

試題（1）在裝置甲中發生反應制取CO2氣體，由于鹽酸有揮發性，所以在CO2氣體中含有雜質HCl,裝置乙的作用是除去二氧化碳中的氯化氫氣體。

（2）向含有Na2CO3、NaHCO3的混合物中加入鹽酸，會發生反應：Na2CO3+ HCl=NaCl+ NaHCO3 ，所以n(CO32－)會逐漸減少，當該反應恰好完全時，n(CO32－)=0，用c表示；n(HCO3－)首先會逐漸增多，當該反應恰好完全時，n(HCO3－)達到最大值，后會發生反應：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+ CO2↑n(HCO3－)由消耗而逐漸減少，最后為0 ，用b表示；而n(Na+)的物質的量始終保持不變，用a表示；n(Cl-)則會隨著鹽酸的加入而逐漸增多，因此用d表示；則曲線b對應的溶液中的離子是HCO3-。根據圖示可知n(Na2CO3)=0.3mol，n(NaHCO3)=0.4mol—0.3mol =0.1mol，該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質的量之比是3:1；

（3）n(CO2)=1.68L÷22.4L/mol=0.075mol，將其通入100mLNaOH溶液中，若完全轉化為Na2CO3，根據C守恒可得質量是0.075mol×106g/mol=7.95g，若完全轉化為NaHCO3，其質量是0.075mol×84g/mol=6.3g，現在得到的固體質量是7.95g>7.4g>6.3g，說明是Na2CO3、NaHCO3 的混合物，假設在混合物中Na2CO3、NaHCO3 的物質的量分別是x、y，則根據C守恒可得x+y=0.075；根據質量守恒可得106x+84y=7.4,解得x=0.05mol，y=0.025mol，所以根據Na元素守恒可得n(NaOH)=2n(Na2CO3)+ n(NaHCO3)=2×0.05mol+0.025mol=0.125mol,所以c(NaOH)=0.125mol÷0.1L=1.25mol/L。