Question

取一定物質(zhì)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(chǎn)生的CO₂氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與所加HCl溶液的體積之間關(guān)系如圖所示，通過(guò)計(jì)算回答：
（1）A溶液中的溶質(zhì)為______（化學(xué)式），其物質(zhì)的量之比是______．
（2）通入CO₂氣體體積______（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（3）NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度______．

Answer 1

解：CO₂與NaOH溶液反應(yīng)有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
當(dāng)將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時(shí)，Na₂CO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)過(guò)程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生CO₂ 之前消耗鹽酸的體積為V₁，從開始產(chǎn)生CO₂ 至反應(yīng)結(jié)束消耗鹽酸的體積為V₂．
將各種反應(yīng)的情況總結(jié)如下表：

溶液中溶質(zhì)的成分	Na2CO3和NaOH	Na2CO3	Na2CO3和NaHCO3	NaHCO3	NaHCO3
向溶液中逐滴加入稀鹽酸發(fā)生的反應(yīng)	依次是⑤③④	依次是③④	依次是③④	④	④
V1與V2的關(guān)系	V1＞V2	V1=V2	V1＜V2	V1=0，V2＞0	V1=0，V2＞0

分析題中的圖象：
（1）V₁=50mL，V₂=75mL-50mL=25mL＜V₁，據(jù)此判斷溶液中溶質(zhì)的成分是Na₂CO₃和NaOH．
根據(jù)上面⑤③④三個(gè)化學(xué)方程式可知，NaOH和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于消耗鹽酸的體積之比，則
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（75mL-50mL）：25mL=1：1．
故答案為：Na₂CO₃和NaOH；1：1；
（2）50mL～75mL發(fā)生的反應(yīng)為HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，n（HCl）=0.025L×0.1mol/L=0.0025mol，
則V（CO₂）=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL，
故答案為：56mL；
（3）當(dāng)加入鹽酸75mL時(shí)，溶液溶質(zhì)為NaCl，此時(shí)n（Na⁺）=n（HCl）=0.075mL×0.1mol/L=0.0075mol，
所以n（NaOH）=0.0075mol，
c（NaOH）==0.075mol/L，
故答案為：0.075mol/L．
分析：CO₂與NaOH溶液反應(yīng)有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
當(dāng)將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時(shí)，Na₂CO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)過(guò)程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
50mL～75mL發(fā)生的反應(yīng)為HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，小于50mL，說(shuō)明加入鹽酸50mL前發(fā)生的反應(yīng)分別為H⁺+OH^-=H₂O，
CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，結(jié)合反應(yīng)的離子方程式和質(zhì)量守恒的角度解答該題．
點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的計(jì)算，題目難度中等，注意從圖象分析反應(yīng)可能的情況進(jìn)行判斷和計(jì)算，本題關(guān)鍵是根據(jù)圖象判斷溶液溶質(zhì)的成分．