Question

分別取等物質的量濃度的NaOH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，在標準狀況下產生CO₂的體積（y軸）與所加入鹽酸的體積（x軸）的關系如圖（分A、B兩種情況）：下列說法正確的是（　　）

• A、在A情況下，溶質是NaOH和Na₂CO₃的混合物，其物質的量之比為2：1
• B、在B情況下，溶質是Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物，其物質的量之比為1：2
• C、在B情況下，溶質只有Na₂CO₃
• D、原NaOH溶液的物質的量濃度為1.5 mol/L

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：當生成CO₂氣體時，發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
圖A中開始生成CO₂氣體至最大時，消耗HCl為50mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-應消耗HCl為50mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為100mL，說明該階段還發生反應NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃，中和NaOH消耗HCl的體積為100mL-50mL=50mL，根據反應消耗鹽酸的體積計算NaOH、Na₂CO₃的物質的量之比；
圖B中開始生成CO₂氣體至最大時，消耗HCl為100mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-應消耗HCl為100mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為50mL，說明該階段只發生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，故二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，根據鈉離子與碳元素守恒列方程計算NaHCO₃、Na₂CO₃的物質的量，進而確定二者之比；
圖A中加入150mL鹽酸時，溶液中溶質都恰好完全反應，此時溶液為NaCl溶液，根據守恒可知20mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進而計算原氫氧化鈉溶液的濃度．

解答： 解：當生成CO₂氣體時，發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
A．圖A中開始生成CO₂氣體至最大時，消耗HCl為50mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-應消耗HCl為50mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為100mL，說明該階段還發生反應NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃，中和NaOH消耗HCl的體積為100mL-50mL=50mL，由方程式可知NaHCO₃和Na₂CO₃的物質的量之比等于兩個過程分別消耗鹽酸的體積之比，故NaOH、Na₂CO₃的物質的量之比=50mL：50mL=1：1，故A錯誤；
B．圖B中開始生成CO₂氣體至最大時，消耗HCl為100mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-應消耗HCl為100mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為50mL，說明該階段只發生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，故二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，令NaHCO₃、Na₂CO₃的物質的量分別為xmol、ymol，根據碳原子守恒可知：x+y=

0.448

22.4

，反應最終為NaCl，結合鈉離子、氯離子守恒可知：x+2y=0.15×0.2，聯立方程解得：x=0.01mol、y=0.01mol，故Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物，其物質的量之比為1：1，故B錯誤；
C．由B中分析可知，二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，故C錯誤；
D．圖B中加入150mL鹽酸時，溶液中溶質都恰好完全反應，此時溶液為NaCl溶液，根據守恒可知20mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl））=0.15L×0.2mol/L=0.03mol，故原氫氧化鈉溶液的濃度=

0.03mol

0.02L

=1.5mol/L，故D正確，
故選D．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度較大，根據消耗鹽酸的體積分析圖象中各階段發生的反應是關鍵．