Question

7．稀硫酸和碳酸鈉都是無(wú)色溶液，若無(wú)其他試劑，可以采取互相滴定的方式加以區(qū)分．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及記錄如下：
①量取1.00mL甲溶液，向其中緩慢滴入乙溶液10.0mL，共收集到1.344mL氣體．
②量取10.00mL乙溶液，向其中緩慢滴入甲溶液1.00mL，共收集到0.448mL氣體．
回答下列問(wèn)題：
（1）甲是H₂SO₄溶液，乙是Na₂CO₃溶液（填寫(xiě)化學(xué)式）；
（2）結(jié)合離子方程式說(shuō)明判斷的理由：根據(jù)反應(yīng)H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，才能產(chǎn)生CO2氣體，實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的氣體多于②，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后溶液里不存在HCO₃^-，H⁺完全轉(zhuǎn)化為CO₂氣體逸出；；
（3）甲溶液的物質(zhì)的量濃度為0.06mol/L，乙溶液的物質(zhì)的量濃度為0.01mol/L；
（4）向12.00mL乙溶液中緩慢滴入甲溶液，畫(huà)出產(chǎn)生CO₂的體積隨滴入甲溶液體積的變化關(guān)系圖．

Answer 1

分析 稀硫酸和碳酸鈉溶液正反滴加時(shí)反應(yīng)原理和現(xiàn)象不一樣，可以不用試劑鑒別，具體操作是：（Ⅰ）稀硫酸滴加到碳酸溶液里，依次發(fā)生的離子反應(yīng)是：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，現(xiàn)象是最初無(wú)氣體，然后有氣泡；（Ⅱ）將碳酸鈉溶液滴加到稀硫酸中，因酸過(guò)量，開(kāi)始就有氣泡出現(xiàn)，發(fā)生的離子反應(yīng)是2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑；如果硫酸足量這兩情況生成的二氧化碳應(yīng)該是一樣多，現(xiàn)①量取1.00mL甲溶液，向其中緩慢滴入乙溶液10.0mL，共收集到1.344mL氣體．②量取10.00mL乙溶液，向其中緩慢滴入甲溶液1.00mL，共收集到0.448mL氣體，兩種情況生成的二氧化碳不一樣多，說(shuō)明酸不足，碳酸鈉過(guò)量，由此可知②是將稀硫酸滴入碳酸鈉溶液里，生成的CO₂量較少，據(jù)此分析解題；
（1）因①②兩種情況生成的二氧化碳不一樣多，故硫酸的量不足量，碳酸鈉過(guò)量，由此可知②是將稀硫酸滴入碳酸鈉溶液里，生成的CO₂量較少；
（2）碳酸鈉溶液里的CO₃^2-遇H+，依次發(fā)生的離子反應(yīng)是H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，只有酸過(guò)量才能生成更多的CO₂；
（3）實(shí)驗(yàn)①說(shuō)明酸中的H⁺全部與CO₃^2-反應(yīng)生成CO₂，發(fā)生的離子反應(yīng)為2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑，根據(jù)CO₂的物質(zhì)的量可以計(jì)算出硫酸的物質(zhì)的量濃度，實(shí)驗(yàn)②依次發(fā)生反應(yīng)H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，可結(jié)合硫酸溶液里的H⁺和生成CO₂的物質(zhì)的量求算碳酸鈉的物質(zhì)的量，再計(jì)算濃度；
（4）向碳酸鈉溶液里緩慢滴加稀硫酸，發(fā)生的反應(yīng)為H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，故可根據(jù)12mL碳酸溶液里碳酸根離子的物質(zhì)的量可計(jì)算出二次消耗的硫酸各多少mL，再畫(huà)出關(guān)系圖．

解答 解：（1）當(dāng)向硫酸中加入Na₂CO₃溶液時(shí)，發(fā)生反應(yīng)2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，硫酸酸完全反應(yīng)后，再加入的Na₂CO₃不再放出CO₂；向Na₂CO₃溶液中加入硫酸時(shí)，先發(fā)生反應(yīng)CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，當(dāng)所有CO₃^2-均轉(zhuǎn)化為HCO₃^-時(shí)，再發(fā)生反應(yīng)HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，由實(shí)驗(yàn)①②中數(shù)據(jù)可知等量的甲與等量的乙反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的CO₂氣體多，說(shuō)明甲為H₂SO₄、乙為Na₂CO₃，
故答案為：H₂SO₄；Na₂CO₃；
（2）CO₃^2-與H⁺先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，才能產(chǎn)生CO2氣體，實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的氣體多于②，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后溶液里不存在HCO₃^-，H⁺完全轉(zhuǎn)化為CO₂氣體逸出，故答案為：根據(jù)反應(yīng)H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，才能產(chǎn)生CO2氣體，實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的氣體多于②，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)①反應(yīng)后溶液里不存在HCO₃^-，H⁺完全轉(zhuǎn)化為CO₂氣體逸出；
（3）實(shí)驗(yàn)①生成CO₂的物質(zhì)的量為1.344×10^-3L÷22.4L/mol=0.6×10^-4mol，根據(jù)2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，硫酸溶液里H+的物質(zhì)的是為0.6×10^-4mol×2=1.2×10^-4mol，硫酸的物質(zhì)的量為1.2×10^-4mol÷2=0.6×10^-4mol，硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.6×10^-4mol÷0.001L=0.06mol/L；實(shí)驗(yàn)②生成的CO₂的物質(zhì)的量為0.448×10^-3L÷22.4L/mol=0.2×10^-4mol，假設(shè)乙溶液里碳酸鈉的物質(zhì)的是來(lái)nmol，根據(jù)依次發(fā)生的反應(yīng)：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，則這兩個(gè)反應(yīng)中消耗的H+等于硫酸溶液里H+的物質(zhì)的量，故nmol+0.2×10^-4mol=1.2×10^-4mol，解得n=1.0×10^-4mol，故碳酸溶液的物質(zhì)的量濃度為1.0×10^-4mol÷0.01L=0.01mol/L，故答案為：0.06mol/L；0.01mol/L；
（4）12.00mL碳酸鈉溶液里碳酸鈉的物質(zhì)的量為12.00×10^-3L×0.01mol/L=0.12×10^-3mol，根據(jù)依次發(fā)生的離子反應(yīng)：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，可知兩次消耗的硫酸的體積相同，均為：0.12×10^-3mol÷（0.06mol/L×2）=0.001L=1.00mL，根據(jù)碳原子守恒，生成CO2的物質(zhì)的量于碳酸鈉的物質(zhì)的量相等，體積為0.12×10^-3mol×22.4L/mol=2.688×10^-3L=2.688mL，據(jù)此可作出產(chǎn)生CO₂的體積隨滴入甲溶液體積的變化關(guān)系圖為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)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(jì)算該題，題目難度中等