Question

19．在200mLNa₂CO₃與NaAlO₂的混合溶液中逐滴加入1mol•L^-1的鹽酸，測得溶液中的CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、Al³⁺離子的物質(zhì)的量與加入鹽酸溶液的體積變化關(guān)系，見下圖一所示．

（1）原混合溶液中Na₂CO₃的物質(zhì)的量濃度為0.25mol•L^-1
（2）V₁：V₂=1：4．
（3）若滴加鹽酸過程中得到沉淀0.975g，則滴入鹽酸的體積可能為12.5或262.5mL．
（4）在圖二坐標(biāo)中畫出該混合溶液中逐滴加入1mol•L^-1的鹽酸，所得沉淀的物質(zhì)的量與加入鹽酸溶液的體積變化關(guān)系．

Answer 1

分析 Na₂CO₃、NaAlO₂的混合溶液中逐滴加入1mol•L^-1的鹽酸，先發(fā)生反應(yīng)：AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，a線表示AlO₂^-，由圖可知AlO₂^-反應(yīng)完畢，加入鹽酸50mL，根據(jù)方程式可知n（AlO₂^-）=n（H⁺）=0.05L×1mol/L=0.05mol；
第二階段：AlO₂^-反應(yīng)完畢，發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，b線表示CO₃^2-，c線表示HCO₃^-，由圖可知CO₃^2-反應(yīng)完畢，該階段加入鹽酸100mL-50mL=50mL，根據(jù)方程式可知n（CO₃^2-）=n（H⁺）=0.05L×1mol/L=0.05mol；
第三階段，CO₃^2-反應(yīng)完畢，發(fā)生反應(yīng)：HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O，d線表示HCO₃^-，由圖可知HCO₃^-反應(yīng)完畢，該階段加入鹽酸150mL-100mL=50mL，根據(jù)方程式可知n（HCO₃^-）=n（H⁺）；
第四階段，發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，e線表示Al³⁺，由圖可知Al（OH）₃反應(yīng)完畢，根據(jù)方程式可知n（H⁺）=3n[Al（OH）₃]=3×0.05mol=0.15mol，該階段加入鹽酸體積為：$\frac{0.15mol}{1mol/L}$=0.15L=150mL，
據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：Na₂CO₃、NaAlO₂的混合溶液中逐滴加入1mol•L^-1的鹽酸，先發(fā)生反應(yīng)：AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，a線表示AlO₂^-，由圖可知AlO₂^-反應(yīng)完畢，加入鹽酸50mL，根據(jù)方程式可知n（AlO₂^-）=n（H⁺）=0.05L×1mol/L=0.05mol；
第二階段：AlO₂^-反應(yīng)完畢，發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，b線表示CO₃^2-，c線表示HCO₃^-，由圖可知CO₃^2-反應(yīng)完畢，該階段加入鹽酸100mL-50mL=50mL，根據(jù)方程式可知n（CO₃^2-）=n（H⁺）=0.05L×1mol/L=0.05mol；
第三階段，CO₃^2-反應(yīng)完畢，發(fā)生反應(yīng)：HCO₃^-+H⁺═CO₂↑+H₂O，d線表示HCO₃^-，由圖可知HCO₃^-反應(yīng)完畢，該階段加入鹽酸150mL-100mL=50mL，根據(jù)方程式可知n（HCO₃^-）=n（H⁺）；
第四階段，發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O，e線表示Al³⁺，由圖可知Al（OH）₃反應(yīng)完畢，根據(jù)方程式可知n（H⁺）=3n[Al（OH）₃]=3×0.05mol=0.15mol，該階段加入鹽酸體積為：$\frac{0.15mol}{1mol/L}$=0.15L=150mL
（1）根據(jù)分析可知，n（CO₃^2-）=n（H⁺）=0.05L×1mol/L=0.05mol，則c（CO₃^2-）=$\frac{0.05mol}{0.2L}$=00.25 mol•L^-1，
故答案為：0.25；
（2）原溶液中n（CO₃^2-）=0.05mol，V₁時溶液中碳酸氫根離子等于碳酸根離子為0.025ml，由反應(yīng)CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-可知，需要鹽酸為0.025mol，鹽酸的體積為$\frac{0.025mol}{1mol/L}$=0.025L=25mL，故V₁=50mL+25mL=75mL，由上述分析可知，V₂=150mL+150mL=300mL，故V₁：V₂=75mL：300mL=l：4，
故答案為：1：4；
（3）0.975g氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量為：$\frac{0.975g}{78g/mol}$=0.0125mol，生成的沉淀可能為開始時只發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓生成的，則生成0.0125mol氫氧化鋁沉淀需要消耗0.0125mol氫離子，需要滴入鹽酸的體積為：$\frac{0.0125mol}{1mol/L}$=0.0125L=12.5mL；
生成的0.0125mol氫氧化鋁沉淀有可能為第四階段剩余的氫氧化鋁，根據(jù)圖象可知，生成氫氧化鋁沉淀總消耗了150mL鹽酸；氫氧化鋁的總物質(zhì)的量為0.05mol，反應(yīng)剩余的氫氧化鋁為0.0125mol，則需要溶解的氫氧化鋁的物質(zhì)的量為：0.05mol-0.0125mol=0.0375mol，根據(jù)反應(yīng)Al（OH）₃+3H⁺═Al³⁺+3H₂O可知，溶解0.0375mol氫氧化鋁需要消耗氯化氫的物質(zhì)的量為：0.0375mol×3=0.1125L=112.5mL，所以總共消耗鹽酸的體積為：150mL+112.5mL=262.5mL，
故答案為：12.5mL 或262.5mL；
（4）根據(jù)分析可知，當(dāng)加入50mL鹽酸時生成了0.05mol氫氧化鋁沉淀，之后氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量暫時不變，當(dāng)?shù)稳?50mL鹽酸后氫氧化鋁沉淀開始溶解，直至加入300mL鹽酸時氫氧化鋁完全溶解，據(jù)此畫出所得沉淀的物質(zhì)的量與加入鹽酸溶液的體積變化關(guān)系的圖象為：，
故答案為：．

點評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確圖象中曲線變化對應(yīng)的反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，（3）為易錯點，注意生成0.0125mol氫氧化鋁沉淀對應(yīng)的鹽酸體積有兩種情況，試題充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．