Question

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

（1）若A為金屬鈉，則E為H₂，A與水反應的離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑．
（2）若A為過氧化鈉，則E為O₂，A與水反應的化學方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑．
（3）A不論是Na還是Na₂O₂，依據轉化關系判斷物質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，產生的氣體V（CO₂）與加入鹽酸的體積V（HCl）的關系有圖2示兩種情況（不計CO₂的溶解），則曲線B表明M中的溶質為Na₂CO₃、NaHCO₃；原NaOH溶液的物質的量濃度為0.75mol/L；由曲線A、B可知，兩次實驗通入的CO₂的體積比為3：10．

Answer 1

分析 （1）若A為金屬鈉，A與水反應生成單質E為H₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃；
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應生成單質E為O₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃；
（3）根據（1）（2）可知D為碳酸氫鈉；
（4）生成氣體發(fā)生反應為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，假設溶液中溶質只有Na₂CO₃，開始沒有氣體生成時發(fā)生的反應為：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中溶質為NaOH、Na₂CO₃，B中溶質為Na₂CO₃、NaHCO₃；
生成氣體最大時溶液中溶質為NaCl，根據鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進而計算NaOH的物質的量濃度；
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↑可求得兩次實驗通入的CO₂的體積之比．

解答 解：（1）若A為金屬鈉，A與水反應生成單質E為H₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃，A與水反應的離子方程式為2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑，
故答案為：H₂；2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；
（2）若A為過氧化鈉，A與水反應生成單質E為O₂，則B為NaOH，C為Na₂CO₃，D為NaHCO₃，A與水反應的化學方程式為2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑，
故答案為：O₂；2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑；
（3）根據（1）（2）的分析可知，D為NaHCO₃，
故答案為：NaHCO₃；
（4）生成氣體發(fā)生反應為：HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，假設溶液中溶質只有Na₂CO₃，開始沒有氣體生成時發(fā)生的反應為：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-，前后兩過程消耗HCl的體積相等，而A曲線中實際開始階段消耗鹽酸體積大于產生二氧化碳消耗的鹽酸體積，故A曲線表明M中的溶質為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中溶質為Na₂CO₃、NaHCO₃，且二者物質的量之比為1：2，
當加入75mL鹽酸時，溶液中溶質為NaCl，根據鈉離子、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，則兩次實驗通入的CO₂的體積之比=15mL：50mL=3：10，
故答案為：Na₂CO₃、NaHCO₃；0.75mol/L；3：10．

點評 本題考查無機物推斷、化學計算等，需要學生熟練掌握元素化合物知識，（4）中計算關鍵是根據圖象判斷溶液溶質的成分，題目難度中等．