Question

實驗室有甲、乙兩瓶無色溶液，其中一瓶是稀鹽酸，另一瓶是碳酸鈉溶液．為測定甲、乙兩瓶溶液的成分及物質的量濃度，進行以下實驗：
①量取25.00mL甲溶液，向其中緩慢滴入乙溶液15.00mL，共收集到224mL（標準狀況）氣體．
②量取15.00mL乙溶液，向其中緩慢滴入甲溶液25.00mL，共收集到112mL（標準狀況）氣體．
（1）判斷：甲是

 

溶液，乙是

 

溶液．
（2）實驗②中所發(fā)生反應的離子方程式為

 

．
（3）甲溶液的物質的量濃度為

 

，乙溶液的物質的量濃度為

 

．
（4）將n mL甲溶液與等體積乙溶液按上述兩種實驗方式進行反應，所產生的氣體的體積為V mL（標準狀況），則V的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：若將Na₂CO₃溶液滴入鹽酸溶液，則鹽酸相對過量，所有CO₃^2-都會轉化為CO₂；反之，將鹽酸溶液滴入Na₂CO₃溶液，則鹽酸相對不足，前一部分鹽酸將CO₃^2-先轉化為HCO₃^-，后一部分鹽酸使之轉化為CO₂，因為兩次所得CO₂ 體積不同，說明15mLNa₂CO₃相對于25mL鹽酸來說過剩，所以乙是碳酸鈉，甲是鹽酸，結合反應的離子方程式計算．

解答： 解：（1）當向鹽酸中加入Na₂CO₃溶液時，發(fā)生反應2H⁺+CO₃^2-═CO₂↑+H₂O，鹽酸完全反應后，再加入的Na₂CO₃不再放出CO₂；向Na₂CO₃溶液中加入鹽酸時，先發(fā)生反應CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，當所有CO₃^2- 均轉化為HCO₃^- 時，再發(fā)生反應HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O．由實驗①②中數據可知等量的甲與等量的乙反應，實驗①產生的CO₂氣體多，說明甲為HCl、乙為Na₂CO₃，故答案為：HCl；Na₂CO₃；
（2）向Na₂CO₃溶液中加入鹽酸時，先發(fā)生反應CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，當所有CO₃^2- 均轉化為HCO₃^- 時，再發(fā)生反應HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O；
（3）設鹽酸的物質的量濃度為c（HCl），Na₂CO₃溶液的物質的量濃度為c（Na₂CO₃），
量取25.00mL甲溶液，向其中緩慢滴加乙溶液15.00mL，共收集到二氧化碳224mL，n（CO₂）=0.01mol，
2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl完全反應，Na₂CO₃剩余，n（HCl）=2n（CO₂）=2×0.01mol=0.02 mol，
c（HCl）=

0.02mol

0.025L

=0.8 mol?L^-1；
另取15.00mL乙溶液，向其中緩慢滴加甲溶液25.00mL，n（HCl）=0.8mol/L×0.025mol/L=0.02mol，共收集到二氧化碳112mL，HCl與Na₂CO₃均完全反應，Na₂CO₃先生成NaHCO₃，部分NaHCO₃ 轉化為CO₂：n（CO₂）=0.005mol；HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，在②中，產氣0.005mol，說明第二反應鹽酸用去0.005mol，參與第一反應的就是0.015mol，那么碳酸鈉的量就是0.015mol，c（Na₂CO₃）=

0.015mol

0.015L

=1mol/L，
故答案為：0.8 mol?L^-1；1 mol?L^-1；
（4）等體積的甲、乙按實驗①的方式進行時產生氣體的體積為：

1

2

×n×10^-3 L×0.8 mol?L^-1×22.4 l?mol^-1=8.96×10^-3 nL，
若按實驗②的方式進行，由反應CO₃^2-+H⁺═HCO₃^- 可知鹽酸不足，不產生氣體，故0≤V≤8.96 n，
故答案為：0≤V≤8.96n．

點評：本題考查化學方程式的計算，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握反應的離子方程式或化學方程式，根據方程式結合質量守恒計算該題，難度中等．