Question

20．2份50mL同樣的NaOH的溶液，分別向其中逐漸通入一定量的CO₂，得到甲和乙兩種溶液，在甲和乙溶液中分別逐漸加入80mL1mol/LHCl的鹽酸溶液，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與所加入鹽酸的體積之間的關(guān)系如圖所示的關(guān)系．

請(qǐng)通過計(jì)算回答以下問題：（寫出必要的計(jì)算過程）
（1）甲溶液中的溶質(zhì)是什么？其物質(zhì)的量是多少？
（2）乙溶液中通入CO₂的體積為多少？
（3）若甲、乙溶液直接混合后，得到的溶液中溶質(zhì)是什么，假設(shè)混合溶液的總體積為甲、乙溶液體積之和，得到的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是多少？

Answer 1

分析 （1）（甲）中從生成CO₂氣體至體積達(dá)到最大消耗HCl體積為20mL，若二氧化碳與NaOH反應(yīng)后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-應(yīng)消耗HCl為20mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時(shí)消耗HCl體積為40mL，說明該階段還發(fā)生反應(yīng)NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，中和NaOH消耗HCl的體積為40mL-20mL=20mL，根據(jù)反應(yīng)消耗鹽酸的體積計(jì)算NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比；
（2）（乙）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為40mL，若二氧化碳與NaOH反應(yīng)后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-應(yīng)消耗HCl為40mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時(shí)消耗HCl體積為20mL，說明該階段只發(fā)生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應(yīng)后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，根據(jù)反應(yīng)生成二氧化碳時(shí)消耗鹽酸體積計(jì)算出生成二氧化碳的物質(zhì)的量，然后利用C原子守恒計(jì)算出乙溶液中通入CO₂的體積；
（3）根據(jù)（1）（2）計(jì)算出甲、乙溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量，然后根據(jù)碳酸氫鈉、氫氧化鈉的物質(zhì)的量判斷反應(yīng)產(chǎn)物；最后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出混合液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）（甲）中從生成CO₂氣體至體積達(dá)到最大消耗HCl體積為20mL，若二氧化碳與NaOH反應(yīng)后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-應(yīng)消耗HCl為20mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時(shí)消耗HCl體積為40mL，說明該階段還發(fā)生反應(yīng)NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，中和NaOH消耗HCl的體積為40mL-20mL=20mL，
由方程式可知NaOH和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于兩個(gè)過程分別消耗鹽酸的體積之比，故NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比=20mL：20mL=1：1，
答：甲溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃；NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比為1：1；
（2）（乙）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為40mL，若二氧化碳與NaOH反應(yīng)后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-應(yīng)消耗HCl為40mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時(shí)消耗HCl體積為20mL，說明該階段只發(fā)生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應(yīng)后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，
從20mL～60mL消耗40mL鹽酸時(shí)生成的二氧化碳，該階段生成二氧化碳為：0.04L×1mol/L=0.04mol，根據(jù)碳原子守恒，乙溶液中通入二氧化碳的物質(zhì)的量為0.04mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下該二氧化碳的體積為：0.04mol×22.4L/mol=0.896L=896mL，
答：乙溶液中通入二氧化碳?xì)怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為896mL；
（3）根據(jù)（1）可知，甲溶液中含有NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量為：n（NaOH）=n（Na₂CO₃）=1mol/L×0.02L=0.02mol；
根據(jù)（2）可知，乙溶液中含有碳酸鈉的物質(zhì)的量為：1mol/L×0.02L=0.02mol，根據(jù)C原子守恒可知含有NaHCO₃的物質(zhì)的量為：0.04mol-0.02mol=0.02mol，
若甲、乙溶液直接混合，0.02molNaOH恰好與0.02molNaHCO₃反應(yīng)生成0.02molNa₂CO₃，
所以反應(yīng)后溶質(zhì)為Na₂CO₃，總物質(zhì)的量為：0.02mol+0.02mol+0.02mol=0.06mol，
混合液中碳酸鈉的濃度為：c（Na₂CO₃）=$\frac{0.06mol}{0.05L+0.05L}$=0.6mol/L，
答：若甲、乙溶液直接混合后，得到的溶液中溶質(zhì)是Na₂CO₃，假設(shè)混合溶液的總體積為甲、乙溶液體積之和，得到的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是0.6mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等，根據(jù)圖象正確判斷反應(yīng)產(chǎn)物為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)的量與其它物理量之間的關(guān)系，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力．