Question

20．取等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液兩份A和B，每份10mL，分別向A、B中通入不等量的CO₂，再繼續(xù)向兩溶液中逐滴加入鹽酸，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的CO₂氣體體積與所加的鹽酸溶液體積之間關(guān)系如圖所示．
試回答下列問題：
（1）原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.75mol/L．
（2）曲線A表明，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶質(zhì)成分是NaOH和Na₂CO₃，其物質(zhì)的量之比為3：1（和前空對(duì)應(yīng)）．
（3）曲線B表明，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液加鹽酸后產(chǎn)生CO₂氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的最大值為168mL．
（4）若將A、B通入CO₂后生成的溶液混合，所得溶液中剛好只有Na₂CO₃，則a的值為15，所得溶液的物質(zhì)的量濃度為0.375mol/L（假設(shè)混合后溶液體積不變）．

Answer 1

分析 （1）加入75ml鹽酸時(shí)二氧化碳的體積達(dá)最大，此時(shí)溶液為氯化鈉溶液，根據(jù)氯離子、鈉離子守恒，計(jì)算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度的定義計(jì)算；（2）由曲線A可知從60ml到75ml為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)，計(jì)算碳酸氫鈉的物質(zhì)的量，再結(jié)合氫氧化鈉的物質(zhì)的量判斷二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生的反應(yīng)，據(jù)此計(jì)算；（3）要產(chǎn)生CO₂氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的最大值，則aml=0，0到75ml為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，據(jù)此計(jì)算；
（4）若將A、B通入CO₂后生成的溶液混合，所得溶液中剛好只有Na₂CO₃，則B是碳酸氫鈉和碳酸鈉的混合溶液，根據(jù)NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂0，而A中氫氧化鈉的物質(zhì)為：0.0045mol，所以B中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為0.0045mol，根據(jù)鈉守恒得B中碳酸鈉的物質(zhì)的量：$\frac{0.0075mol-0.0045}{2}$=0.0015mol，而Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，所以n（HCl）=0.0015mol，a=$\frac{0.0015mol}{0.1mol/L}$=0.015L=15mL，根據(jù)鈉守恒，求所得溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.0075mol}{10mL×2×1{0}^{-3}L/mL}$=0.375mol/L，由此解答．

解答 解：（1）加入90ml鹽酸時(shí)二氧化碳的體積達(dá)最大，此時(shí)溶液為氯化鈉溶液．根據(jù)氯離子、鈉離子守恒，
所以n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075l×0.1mol/L=0.0075mol，
所以c（NaOH）=$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=0.75mol/L，所以c（HCl）=$\frac{0.0075mol}{0.075L}$=0.1mol/L
故答案為：0.75mol/L；
（2）CO₂與NaOH反應(yīng)為①CO₂+NaOH=NaHCO₃，②CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂0，
當(dāng)$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$≥1，反應(yīng)按①進(jìn)行，等于1時(shí)，CO₂、NaOH恰好反應(yīng)生成NaHCO₃；大于1時(shí)，生成生成NaHCO₃，CO₂有剩余；．
當(dāng)$\frac{1}{2}$＜$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$＜1，反應(yīng)按①②進(jìn)行，CO₂、NaOH反應(yīng)，無剩余，生成物為NaHCO₃、Na₂CO₃；
當(dāng)$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$≤$\frac{1}{2}$，反應(yīng)按②進(jìn)行，等于$\frac{1}{2}$，時(shí)，CO₂、NaOH恰好反應(yīng)生成Na₂CO₃；小于$\frac{1}{2}$時(shí)，生成Na₂CO₃，NaOH有剩余；
由曲線A可知從60ml到75ml為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)方程式為NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，
所以n（NaHCO₃）=n（HCl）=（75ml-60ml）×0.1mol/L=1.5×10^-3mol，
根據(jù)C原子守恒，所以n（CO₂）=n（NaHCO₃）=1.5×10^-3mol，
由（1）可知，n（NaOH）=0.0075mol，
所以$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$=$\frac{1.5×1{0}^{-3}mol}{0.0075mol}$=$\frac{1}{5}$，小于$\frac{1}{2}$，所以反應(yīng)按②進(jìn)行，NaOH有剩余，溶液中溶質(zhì)為Na₂CO₃和NaOH．
根據(jù)C原子守恒，所以n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=1.5×10^-3mol，
再根據(jù)鈉離子守恒，得溶液中氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.0075mol-1.5×10^-3mol×2=0.0045mol，
所以溶液中NaOH與Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為0.0045mol：1.5×10^-3mol=3：1．
故答案為：NaOH、Na₂CO₃；3：1； 
（3）要產(chǎn)生CO₂氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的最大值，則aml=0，0到75ml為碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，根據(jù)鈉守恒可知：n（NaHCO₃）=n（NaOH）=n（CO₂）=0.0075mol，所以最大體積為：0.0075mol×22.4L/mol=0.168L，即產(chǎn)生CO₂氣體體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的最大值為168mL，故答案為：168；
（4）若將A、B通入CO₂后生成的溶液混合，所得溶液中剛好只有Na₂CO₃，則B是碳酸氫鈉和碳酸鈉的混合溶液，根據(jù)NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂0，而A中氫氧化鈉的物質(zhì)為：0.0045mol，所以B中碳酸氫鈉的物質(zhì)的量為0.0045mol，根據(jù)鈉守恒得B中碳酸鈉的物質(zhì)的量：$\frac{0.0075mol-0.0045}{2}$=0.0015mol，而Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，所以n（HCl）=0.0015mol，a=$\frac{0.0015mol}{0.1mol/L}$=0.015L=15mL，根據(jù)鈉守恒，求所得溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.0075mol}{10mL×2×1{0}^{-3}L/mL}$=0.375mol/L，故答案為：15； 0.375mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，難度中等，關(guān)鍵根據(jù)圖中鹽酸的體積計(jì)算出NaOH、CO₂的物質(zhì)的量，判斷CO₂與NaOH反應(yīng)過程．