Question

16．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(zhì)的量濃度，進行如下實驗：
①量取25.00mL甲溶液，向其中緩緩滴入乙溶液15.00mL，共收集到224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體．
②量取15.00mL乙溶液，向其中緩緩滴入甲溶液25.00mL，共收集到112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體．
（1）判斷：甲是鹽酸溶液，乙是碳酸鈉溶液．
（2）實驗②中所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑．
（3）甲溶液的物質(zhì)的量濃度為0.8 mol/L，乙溶液的物質(zhì)的量濃度為1.0 mol/L．
（4）若取n mL甲溶液與等體積的乙溶液按上述兩種實驗方式進行反應(yīng)，所產(chǎn)生的氣體的體積為V mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則V的取值范圍是0≤V≤8.96n．

Answer 1

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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為HCO₃^-，后一部分鹽酸使之轉(zhuǎn)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(jié)合反應(yīng)的離子方程式計算．

解答 解：（1）當(dāng)向鹽酸中加入Na₂CO₃溶液時，發(fā)生反應(yīng)2H⁺+CO₃^2-═CO₂↑+H₂O，鹽酸完全反應(yīng)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(yīng)CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，當(dāng)所有CO₃^2- 均轉(zhuǎn)化為HCO₃^- 時，再發(fā)生反應(yīng)HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O．由實驗①②中數(shù)據(jù)可知等量的甲與等量的乙反應(yīng)，實驗①產(chǎn)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(yīng)CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，當(dāng)所有CO₃^2- 均轉(zhuǎn)化為HCO₃^- 時，再發(fā)生反應(yīng)HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O；
（3）設(shè)鹽酸的物質(zhì)的量濃度為c（HCl），Na₂CO₃溶液的物質(zhì)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(yīng)，Na₂CO₃剩余，n（HCl）=2n（CO₂）=2×0.01mol=0.02 mol，
c（HCl）=$\frac{0.02mol}{0.025L}$=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×0.025/L=0.02mol，共收集到二氧化碳112mL，HCl與Na₂CO₃均完全反應(yīng)，Na₂CO₃先生成NaHCO₃，部分NaHCO₃ 轉(zhuǎn)化為CO₂：n（CO₂）=0.005mol；HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，在②中，產(chǎn)氣0.005mol，說明第二反應(yīng)鹽酸用去0.005mol，參與第一反應(yīng)的就是0.015mol，那么碳酸鈉的量就是0.015mol，c（Na₂CO₃）=$\frac{0.015mol}{0.015L}$=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(chǎn)生氣體的體積為：$\frac{1}{2}$×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(yīng)CO₃^2-+H⁺═HCO₃^- 可知鹽酸不足，不產(chǎn)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(xué)方程式的計算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，注意把握反應(yīng)的離子方程式或化學(xué)方程式，根據(jù)方程式結(jié)合質(zhì)量守恒計算該題，難度中等．