Question

【題目】取一定物質的量濃度的NaOH溶液100mL，然后向其通入一定量的CO2氣體，得到溶液A，向A中逐滴緩慢加入0.1mol/L的HCl溶液，產生的CO2氣體體積（標準狀況）與所加HCl溶液的體積之間關系如圖所示，通過計算回答：

（1）A溶液中的溶質為_________（化學式），其物質的量之比是_______。

（2）通入CO2氣體體積__________________（標準狀況）。

（3）NaOH溶液的物質的量濃度______________________。

（4）假如通入的CO2氣體為112mL, 畫出得到溶液逐滴緩慢加入0.1mol/L的HCl溶液體積，與產生的CO2氣體體積（標準狀況）的關系圖________________。（應體現關鍵點的數據）

Answer 1

【答案】NaOH、Na2CO3 1：1 56 mL 0.075mol/L

【解析】

（1）CO2與NaOH溶液反應有如下兩種“邊界”情況：①CO2+2NaOH= Na2CO3+H2O；② CO2+NaOH=NaHCO3；故反應后溶液中溶質的成分可有如下可能：Na2CO3和NaOH、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；當將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時，Na2CO3跟鹽酸的反應是分步進行的：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl③, NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑④；并且可以看出，當反應完全進行時，兩個過程消耗HCl的量相等；若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發生反應：NaOH+HCl=NaCl+H2O ⑤；設反應產生CO2之前消耗鹽酸的體積為V1，從開始產生CO2至反應結束消耗鹽酸的體積為V2。將各種反應的情況總結如表：

結合圖像進行分析問題（1）（2）（3）。

（4）二氧化碳與氫氧化鈉恰好完全反應生成碳酸鈉和碳酸氫鈉反應，根據碳原子、鈉離子守恒列方程，求出碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質的量；混合液中加入鹽酸，碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉，原有的和新生成的碳酸氫鈉總量和鹽酸反應生成二氧化碳，進而求出二氧化碳氣體的體積；據此畫出反應的圖像；

CO2與NaOH溶液反應有如下兩種“邊界”情況：①CO2+2NaOH= Na2CO3+H2O； ② CO2+NaOH=NaHCO3；故反應后溶液中溶質的成分可有如下可能：Na2CO3和NaOH、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；當將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時，Na2CO3跟鹽酸的反應是分步進行的：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl③, NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O+CO2↑④；并且可以看出，當反應完全進行時，兩個過程消耗HCl的量相等；若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發生反應：NaOH+HCl=NaCl+H2O ⑤；設反應產生CO2之前消耗鹽酸的體積為V1，從開始產生CO2至反應結束消耗鹽酸的體積為V2。將各種反應的情況總結如表：

分析題中的圖像：

（1）V1=50，V2=50-25=25mL<V1，據此判斷溶液中溶質的成分是NaOH、Na2CO3；根據上面⑤③④三個化學方程式可知，n(NaOH)：n(Na2CO3)=(75-50):25=1:1；

綜上所述，本題答案是：NaOH、Na2CO3；1:1。

（2）50mL~75mL發生的反應為HCO3-+H+=H2O+CO2↑，n(HCl)=0.025×0.1=0.0025mol，根據反應關系可知，V(CO2)=0.0025×22.4=0.056L=56mL；

綜上所述，本題答案是：56 mL。

（3）當加入鹽酸75mL時，溶液溶質為NaCl，此時n(Na+)= n(HCl)=0.075×0.1=0.0075mol，所以n(NaOH)=0.0075mol,c(NaOH)=0.0075/0.1=0.075mol/L。

綜上所述，本題答案是：0.075mol/L。

（4）CO2氣體為112mL，物質的量為0.005mol，與氫氧化鈉發生反應生成碳酸鈉和碳酸氫鈉，設生成碳酸鈉為xmol，生成碳酸氫鈉為ymol，根據碳原子守恒：x+y=0.005mol,鈉離子守恒：2x+y=0.075×0.1=0.0075，通過計算可知x=0.0025mol，y=0.0025mol；碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合液中加入鹽酸，碳酸鈉與鹽酸反應生成碳酸氫鈉，根據Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，消耗鹽酸的體積為：V(HCl)=0.0025/0.1=0.025L=25mL；生成的碳酸氫鈉和原有的碳酸氫鈉共有0.0025+0.0025=0.005mol；根據NaHCO3+HCl=NaCl+ H2O+CO2↑反應可知，生成二氧化碳的體積為：0.005×22.4=0.112L=112mL；據以上分析可以畫出碳酸鈉和碳酸氫鈉混合溶液中逐滴緩慢加入0.1mol/L的HCl溶液體積與產生的CO2氣體體積（標準狀況）的關系圖如下：；綜上所述，本題答案是：。