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已知碳酸氢钠不稳定,受热易分解(2NaHCO3加热.Na2CO3+H2O+CO2↑),现取Na2CO3和NaHCO3的混合物40g,加热到质量不再改变为止,剩余固体质量为27.6g,下列说法正确的是(

已知碳酸氢钠不稳定,受热易分解(2NaHCO3加热.Na2CO3+H2O+CO2↑),现取Na2CO3和NaHCO3的混合物40g,加热到质量不再改变为止,剩余固体质量为27.6g,下列说法正确的是(  ) A. 反应后生成CO2的质量为12.4g B. 反应后CO2和H2O的质量比为22:9 C. 原混合物中NaHCO3的质量为16.8g D. 原混合物中Na2CO3的质量分数为16%

用户现在需要解决的是一个关于碳酸氢钠分解的化学计算题,题目给出了混合物的质量和加热后的剩余固体质量,需要判断四个选项哪个正确。首先,我得回忆一下碳酸氢钠受热分解的反应方程式,题目里已经给了:2NaHCO₃=Na₂CO₃ + H₂O↑ + CO₂↑。这意味着加热时,只有碳酸氢钠会分解,而碳酸钠稳定,不会分解。所以混合物加热后减少的质量就是生成的水和二氧化碳的质量总和,因为它们都是气体逸出了。

首先,设原混合物中碳酸氢钠的质量为x g,那么碳酸钠的质量就是(40 - x)g。根据反应方程式,2摩尔的NaHCO₃分解会生成1摩尔的Na₂CO₃、1摩尔的H₂O和1摩尔的CO₂。所以从质量变化来看,反应前后固体质量的减少量就是H₂O和CO₂的质量之和。

先计算各物质的摩尔质量:NaHCO₃的摩尔质量是84 g/mol(23+1+12+16×3=84),所以2摩尔NaHCO₃的质量是2×84=168 g。反应后生成的Na₂CO₃的摩尔质量是106 g/mol,所以1摩尔Na₂CO₃的质量是106 g。因此,2摩尔NaHCO₃分解时,固体质量的减少量是168 g(反应前NaHCO₃的质量)减去生成的Na₂CO₃的质量106 g,即168 - 106 = 62 g?不对,这里可能有问题,因为生成的H₂O和CO₂是气体,所以固体减少的质量其实是H₂O和CO₂的总质量。根据方程式,2NaHCO₃分解生成1H₂O和1CO₂,所以H₂O的摩尔质量是18 g/mol,CO₂是44 g/mol,所以H₂O和CO₂的总质量为18 + 44 = 62 g,这正好和刚才算的168 - 106 = 62 g一致,因为反应前固体是NaHCO₃(x g),反应后生成的Na₂CO₃是固体,所以固体质量变化是:反应后固体质量 = 原Na₂CO₃质量 + 生成的Na₂CO₃质量。原Na₂CO₃质量是(40 - x)g,生成的Na₂CO₃质量可以通过NaHCO₃的质量x计算。

根据方程式,2NaHCO₃ ~ Na₂CO₃,所以n(Na₂CO₃生成) = (1/2)n(NaHCO₃) = (1/2)(x/84) mol。因此生成的Na₂CO₃质量是(1/2)(x/84)×106 = (53x)/84 g。

反应后剩余固体质量 = 原Na₂CO₃质量 + 生成的Na₂CO₃质量 = (40 - x) + (53x)/84 = 27.6 g。

所以可以列出方程:40 - x + (53x)/84 = 27.6。

解这个方程:40 - 27.6 = x - (53x)/84 → 12.4 = (84x - 53x)/84 → 12.4 = (31x)/84 → x = 12.4×84 / 31。计算一下:12.4 ÷31=0.4,0.4×84=33.6 g。所以原混合物中NaHCO₃的质量x=33.6 g?那选项C说16.8 g,可能不对?先继续算。

那生成的H₂O和CO₂的总质量就是混合物减少的质量:40 - 27.6 = 12.4 g,这就是Δm=12.4 g。根据方程式,2NaHCO₃分解产生的H₂O和CO₂总质量是18+44=62 g(前面算过),对应的NaHCO₃质量是2×84=168 g。所以存在比例关系:168 g NaHCO₃分解对应质量减少62 g。现在实际减少12.4 g,设NaHCO₃质量为x,则168/62 = x/12.4 → x=168×12.4/62=168×0.2=33.6 g。对,和前面结果一致,所以x=33.6 g,即原混合物中NaHCO₃是33.6 g,那么Na₂CO₃的质量就是40 - 33.6=6.4 g。

现在来看选项:

A. 反应后生成CO₂的质量为12.4 g。生成的CO₂和H₂O总质量是12.4 g,所以CO₂单独的质量肯定小于12.4 g,A错误。

B. 反应后CO₂和H₂O的质量比为22:9。根据方程式,生成的CO₂和H₂O的物质的量之比是1:1,所以质量比等于摩尔质量比,CO₂是44,H₂O是18,44:18=22:9,所以22:9,B正确。

C. 原混合物中NaHCO₃的质量为16.8 g。我们算出来是33.6 g,所以C错误。

D. 原混合物中Na₂CO₃的质量分数为16%。Na₂CO₃质量是6.4 g,质量分数=6.4/40×100%=16%,D正确?

等等,这里需要再确认一下D选项。原混合物中Na₂CO₃的质量是40 - 33.6=6.4 g,质量分数是6.4/40=0.16,即16%,所以D正确。B选项,CO₂和H₂O的质量比,因为物质的量比1:1,质量比44:18=22:9,正确。所以B和D可能都正确?

现在再仔细检查:

生成的CO₂和H₂O的物质的量都是n,因为2NaHCO₃分解生成1CO₂和1H₂O,所以n(CO₂)=n(H₂O)=n。根据质量减少Δm=44n + 18n=62n=12.4 g,所以n=12.4/62=0.2 mol。因此CO₂的质量=0.2×44=8.8 g,H₂O的质量=0.2×18=3.6 g,8.8+3.6=12.4 g,正确。CO₂和H₂O质量比8.8:3.6=88:36=22:9,所以B正确。

原混合物中NaHCO₃的质量:根据方程式,2NaHCO₃~1CO₂,所以n(NaHCO₃)=2n(CO₂)=2×0.2=0.4 mol,质量=0.4×84=33.6 g,正确,所以C选项16.8 g是错误的。

原混合物中Na₂CO₃的质量=40 - 33.6=6.4 g,质量分数=6.4/40×100%=16%,所以D正确。B选项正确,D选项也正确?

再看题目选项,是单选题还是多选题?题目里写“下列说法正确的是(  )”,通常这种题可能是单选或多选,但根据选项,需要看是否都正确。

再检查D选项:原混合物中Na₂CO₃的质量分数=6.4/40=16%,正确。B选项质量比22:9,正确。那BC选项呢?

C选项原混合物中NaHCO₃质量16.8 g,我们算的是33.6 g,所以C错误。A选项生成CO₂质量12.4 g,实际CO₂是8.8 g,错误。所以正确的是B和D?

但需要再确认是否哪里算错了。比如,原混合物中Na₂CO₃的质量分数,6.4 g除以40 g确实是16%,正确。B选项CO₂和H₂O的质量比,8.8:3.6=22:9,正确。所以这两个选项都正确吗?

不过,可能我哪里错了?再看题目选项,可能是多选?但用户给的选项是A、B、C、D,通常这种题可能只有一个正确,或者多个。需要再仔细检查。

或者,是不是原混合物中Na₂CO₃的质量分数计算错误?NaHCO₃是33.6 g,所以Na₂CO₃是40-

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