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18.4g氢氧化钠和碳酸氢钠的固体混合物,在密闭容器中加热到约250℃,经充分反应后排出气体,冷却,称得剩余固体质量为16.6g。试计算原混合物中氢氧化钠的质量分数?(1989年全国高考题)
分析:250℃时可能的反应方程式如下:
2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O↑ ①
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O↑ ②
如果碳酸氢钠分解出的CO2全部被氢氧化钠吸收,则总方程式为:
NaOH+NaHCO3===Na2CO3+H2O↑ ③
在③反应中,氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1:1。至此,可对原混合物进行拆份操作:
1)如果氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1:1,则不要拆份,就看成是一份物质,它只发生③反应;
2) 如果氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比大于1:1,则可以拆成两份,一份物质是物质的量之比为1:1的氢氧化钠和碳酸氢钠,另份物质就是剩余的氢氧化钠,可写成下式:
3) 如果氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比小于1:1,则可以拆成两份,一份物质是物质的量之比为1:1的氢氧化钠和碳酸氢钠,另份物质就是剩余的碳酸氢钠,可写成下式:
那么,混合物到底是哪种组成呢?
题中18.4g混合固体反应后只剩下16.8g,固体质量减重率为:
(18.4-16.8)/18.4====1.8/18.4≈10%
在①反应中固体质量减重率为:
(44+18)/168===31/84≈37%
在③反应中固体质量减重率为:
18/(40+84)===18/124≈15%
对上述三种拆份情况分析如下:
1)如果氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1:1,则它们只发生③反应,固体质量减重率为15%,与题给条件显然不符;
2)如果氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比大于1:1,
进行如上拆份后,混合物中两份物质分别形成的减重率有一个大于10%,有一个小于10%,它们混在一起形成10%是可能的;
3) 如果氢氧化钠和碳酸氢钠的物质的量之比小于1:1,
混合物中两份物质分别形成的减重率都是大于10%,它们混在一起形成10%是不可能的。
所以,只要对第2)种拆份情况进行计算。此中减少的质量全部由第③个反应产生,而且,减少的质量与混合物中碳酸氢钠的质量关系是:
设混合物中碳酸氢钠的质量为y,则
所以,氢氧化钠质量为10g,质量分数为:10/18.4==54.3%
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