Question

分別取等物質(zhì)的量濃度的氫氧化鈉溶液各100mL，再通入一定量的CO₂，隨后分別各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol/L的鹽酸，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生CO₂的體積（y軸）與所加入鹽酸的體積（x軸）的關(guān)系如圖（分A、B兩種情況）：

（1）在A情況下，溶質(zhì)是（填化學(xué)式）______，其物質(zhì)的量之比為_(kāi)_____．
（2）在B情況下，溶質(zhì)是（填化學(xué)式）______，其物質(zhì)的量之比為_(kāi)_____．
（3）原氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)_____．

Answer 1

解：CO₂與NaOH溶液反應(yīng)有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
當(dāng)將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時(shí)，Na₂CO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)過(guò)程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生CO₂ 之前消耗鹽酸的體積為V₁，從開(kāi)始產(chǎn)生CO₂ 至反應(yīng)結(jié)束消耗鹽酸的體積為V₂．
將各種反應(yīng)的情況總結(jié)如下表：

溶液中溶質(zhì)的成分	Na2CO3和NaOH	Na2CO3	Na2CO3和NaHCO3	NaHCO3	NaHCO3
向溶液中逐滴加入稀鹽酸發(fā)生的反應(yīng)	依次是⑤③④	依次是③④	依次是③④	④	④
V1與V2的關(guān)系	V1＞V2	V1=V2	V1＜V2	V1=0，V2＞0	V1=0，V2＞0

分析題中的圖象：
（1）對(duì)于A圖，V₁=100mL，V₂=150mL-100mL=50mL＜V₁，據(jù)此判斷溶液中溶質(zhì)的成分是Na₂CO₃和NaOH．
根據(jù)上面⑤③④三個(gè)化學(xué)方程式可知，NaOH和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于消耗鹽酸的體積之比，則
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（100mL-50mL）：50mL=1：1．
故答案為：Na₂CO₃和NaOH；1：1；
（2）對(duì)于B圖，V₁=50mL，V₂=100mL．V₁＜V₂．溶液中溶質(zhì)的成分是Na₂CO₃和NaHCO₃．
根據(jù)上面③④兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知：NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于兩個(gè)過(guò)程分別消耗鹽酸的體積之比：
n（NaHCO₃）：n（Na₂CO₃）=（150mL-50mL-50mL）：50mL=1：1．
故答案為：Na₂CO₃和NaHCO₃；1：1；
（3）完全反應(yīng)后，溶液溶質(zhì)的成分為NaCl，根據(jù)質(zhì)量守恒可知：
取出20mL溶液：n（NaOH）=n（HCl）=0.15L×0.2mol/L=0.03mol，
所以100mLNaOH中溶液中n（NaOH）=0.15mol，
c（NaOH）==1.5mol/L，
故答案為：1.5 mol?L^-1．
分析：CO₂與NaOH溶液反應(yīng)有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
當(dāng)將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時(shí)，Na₂CO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)過(guò)程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式結(jié)合消耗鹽酸的體積進(jìn)行計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的計(jì)算，題目難度較大，注意從圖象分析反應(yīng)可能的情況進(jìn)行判斷和計(jì)算．