Question

15．由短周期元素組成的中學(xué)常見的含鈉元素的物質(zhì)A、B、C、D，存在如圖1轉(zhuǎn)化關(guān)系（部分生成物和反應(yīng)條件已略去）．

（1）若A為金屬鈉，則E為H₂，A與水反應(yīng)的離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑．
（2）若A為過氧化鈉，則E為O₂，A與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
（3）A不論是Na還是Na₂O₂，依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷物質(zhì)D是NaHCO₃，
（4）向10ml某濃度的B溶液中通入CO₂氣體后得溶液M，因CO₂通入量的不同，溶液M的組成也不同．若向M中逐滴加入0.1mol/L鹽酸，產(chǎn)生的氣體V（CO₂）與加入鹽酸的體積V（HCl）的關(guān)系有圖2示兩種情況（不計(jì)CO₂的溶解），則曲線B表明M中的溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaHCO₃；原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.75mol/L；由曲線A、B可知，兩次實(shí)驗(yàn)通入的CO₂的體積比為3：10．

Answer 1

分析 （1）若A為金屬鈉，A與水反應(yīng)生成單質(zhì)E為H₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃；
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應(yīng)生成單質(zhì)E為O₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃；
（3）根據(jù)（1）（2）可知D為碳酸氫鈉；
（4）生成氣體發(fā)生反應(yīng)為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，假設(shè)溶液中溶質(zhì)只有Na₂CO₃，開始沒有氣體生成時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，前后兩過程消耗HCl的體積相等，由曲線A、B前后消耗鹽酸的體積可知A中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，B中溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaHCO₃；
生成氣體最大時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進(jìn)而計(jì)算NaOH的物質(zhì)的量濃度；
曲線A生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-60）mL=15mL，曲線B生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-25）mL=50mL，由HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑可求得兩次實(shí)驗(yàn)通入的CO₂的體積之比．

解答 解：（1）若A為金屬鈉，A與水反應(yīng)生成單質(zhì)E為H₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃，A與水反應(yīng)的離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，
故答案為：H₂；2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應(yīng)生成單質(zhì)E為O₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃，A與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，
故答案為：O₂；2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（3）根據(jù)（1）（2）的分析可知，D為NaHCO₃，
故答案為：NaHCO₃；
（4）生成氣體發(fā)生反應(yīng)為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，假設(shè)溶液中溶質(zhì)只有Na₂CO₃，開始沒有氣體生成時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，前后兩過程消耗HCl的體積相等，而A曲線中實(shí)際開始階段消耗鹽酸體積大于產(chǎn)生二氧化碳消耗的鹽酸體積，故A曲線表明M中的溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，B曲線中，前后消耗鹽酸的體積之比為1：3，則曲線B表明M中溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaHCO₃，且二者物質(zhì)的量之比為1：2，
當(dāng)加入75mL鹽酸時(shí)，溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.1mol/L×0.075L=0.0075mol，所以氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=0.75mol/L，
曲線A生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-60）mL=15mL，曲線B生成二氧化碳消耗鹽酸體積為（75-25）mL=50mL，由HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑可知，則兩次實(shí)驗(yàn)通入的CO₂的體積之比=15mL：50mL=3：10，
故答案為：Na₂CO₃、NaHCO₃；0.75mol/L；3：10．

點(diǎn)評 本題考查無機(jī)物推斷、化學(xué)計(jì)算等，需要學(xué)生熟練掌握元素化合物知識，（4）中計(jì)算關(guān)鍵是根據(jù)圖象判斷溶液溶質(zhì)的成分，題目難度中等．