Question

【題目】向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2氣體，充分反應(yīng)后，再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol/L的鹽酸，產(chǎn)生CO2的體積與所加鹽酸體積之間關(guān)系如圖所示。

(1)A-B段的離子反應(yīng)方程式為__________________________。

(2)原NaOH溶液的濃度為__________mol/L。

(3)通入CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_______mL。

(4)所得溶液的溶質(zhì)成分是_______________，其物質(zhì)的量之比為_________。

Answer 1

【答案】H++HCO3-=H2O+CO2↑ 0.2 mol/L 336ml Na2CO3和NaHCO3 1：2

【解析】

向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2氣體，可能發(fā)生的反應(yīng)有：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O或NaOH+CO2═NaHCO3；AB段反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，是由于發(fā)生反應(yīng)NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，根據(jù)Na元素守恒，計(jì)算出溶液中NaOH的物質(zhì)的量，結(jié)合c=，計(jì)算出NaOH的濃度；根據(jù)圖像中發(fā)生反應(yīng)NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，消耗鹽酸的物質(zhì)的量，可計(jì)算出CO2的體積；利用Na2CO3與鹽酸反應(yīng)分步進(jìn)行，首先是Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，然后是NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，根據(jù)兩步消耗鹽酸的物質(zhì)的量關(guān)系，結(jié)合圖像中產(chǎn)生氣體前后消耗HCl的體積多少判斷溶液成分，并進(jìn)一步計(jì)算各種成分的物質(zhì)的量及其比值關(guān)系。

(1)A-B段發(fā)生反應(yīng)為NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，其離子反應(yīng)方程式為H++HCO3-=H2O+CO2↑；

(2)當(dāng)產(chǎn)生氣體達(dá)到最大值時，溶液為NaCl溶液，根據(jù)元素守恒，可得n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)= 0.2 mol/L×0.1L=0.02mol，由于NaOH溶液的體積為100 mL，所以該溶液的濃度為c(NaOH)=；

(3)由圖像可知發(fā)生反應(yīng)NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，消耗HCl體積為75mL，其物質(zhì)的量是n(HCl)= 0.2 mol/L×0.075L=0.015mol，則n(CO2)= n(HCl)=0.015mol，V(CO2)= 0.015mol×22.4L/mol=0.336L=336mL；

(4) 向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2氣體，可能發(fā)生的反應(yīng)有：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O或NaOH+CO2═NaHCO3；溶液的成分可能有四種情況，分別是NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3。若是第一種情況，不產(chǎn)生氣體消耗HCl體積大于產(chǎn)生氣體消耗HCl的體積，與圖像不符合；若是第二種情況，不產(chǎn)生氣體消耗HCl體積等于產(chǎn)生氣體消耗HCl的體積，與圖像不符合；若是第四種情況，加入鹽酸立刻產(chǎn)生氣體，也與圖像不符合；只有第三種情況，不產(chǎn)生氣體消耗HCl體積小于產(chǎn)生氣體消耗HCl的體積，與圖像符合。假如該溶液中Na2CO3和NaHCO3的物質(zhì)的量分別為x、y，則根據(jù)圖像可知25mLHCl發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，n(Na2CO3)=n(HCl)=0.2mol/L×0.025L=0.005mol，75mL鹽酸發(fā)生反應(yīng)NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，則n(NaHCO3)(總)= 0.2 mol/L×0.075L=0.015mol，其中有0.005mol Na2CO3與HCl反應(yīng)產(chǎn)生，所以原溶液中含有NaHCO3的物質(zhì)的量為0.015mol-0.005mol=0.010mol，故所得溶液中n(Na2CO3)：n(NaHCO3)=0.005mol：0.010mol=1：2。