Question

取等物質量濃度的NaOH 溶液兩份甲和乙各100mL，分別向甲、乙中通入不等量的CO₂，然后向兩溶液中逐滴加入2mol/L的鹽酸，標準狀況下產生的CO₂氣體體積與所加鹽酸溶液的體積之間關系如圖所示，試回答下列問題：
（1）NaOH溶液的物質的量濃度為______．
（2）在甲溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶質成分是______（填化學式）．其物質的量之比為______．
（3）由曲線乙可知，乙 NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液加鹽酸后產生CO₂氣體體積（標準狀況）的最大值為______mL．
（4）100mL上述濃度的NaOH溶液中通入CO₂，其Na₂CO₃ 的含量y（單位mol）與所通入的CO₂體積x（單位mL）的關系式是____________．

Answer 1

【答案】分析：（1）氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物中，根據消耗鹽酸的量確定碳酸鈉的量，碳酸鈉是由氫氧化鈉和二氧化碳生成的，進而確定反應掉的氫氧化鈉的量，加上剩余量即為總量，根據公式：c=確定濃度；
（2）甲圖象開始不放氣體，并且甲釋放出的CO₂更多，因為甲之前吸收的CO₂就比乙多，假設組成法進行計算確定甲的組成以及相關的量的多少；
（3）根據原子守恒的思想，當Na₂CO₃中的碳全部轉化為二氧化碳時，CO₂的量最多；
（4）通入的CO₂體積x的多少不一樣，所發生的反應情況不同，則產生的碳酸鈉的多少也不相同．
解答：解：根據圖示信息可知道：甲釋放出的CO₂更多，因為甲之前吸收的CO₂就比乙多，并且甲和乙開始沒有CO₂生成，消耗的鹽酸量乙比甲多，如果甲中含有碳酸鈉和氫氧化鈉，一開始鹽酸先要和氫氧化鈉反應，設溶液中有xmol氫氧化鈉和ymol碳酸鈉，前20ml鹽酸要將xmol氫氧化鈉中和，再將ymol碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉，后60ml鹽酸將碳酸氫鈉轉化為CO₂，所以x+y=2mol/l×20×10^-3l=0.04mol，2y=2mol/l×60×10^-3l=0.12，y=0.06mol，這個方程組沒有正數解，說明溶液的組成為氫氧化鈉和碳酸鈉不成立；如果甲中含有碳酸氫鈉和碳酸鈉，一開始鹽酸先要和碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉．因此前20ml鹽酸就是和碳酸鈉反應生成碳酸氫鈉，后60ml鹽酸將所有碳酸氫鈉都轉化為氯化鈉和CO₂，
（1）反應的整個過程：氫氧化鈉和二氧化碳反應后，用鹽酸將產物消耗，放出二氧化碳，實質相當于用氫氧化鈉去中和所有的鹽酸，所以氫氧化鈉的物質的量和鹽酸的相等，從圖中看出，消耗鹽酸的量n=2mol/L×0.08L=0.16mol，c===1.6mol/l，故答案為：1.6mol/l；
（2）設甲溶液中有xmol碳酸氫鈉和ymol碳酸鈉，則y=2mol/l×20×10^-3l=0.04mol，x+y=2mol/l×60×10^-3，求解此方程，x=0.08mol，所以碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質的量之比為1：2，故答案為：1：2；
（3）根據乙圖的反應，當碳酸鈉和鹽酸反應先生稱碳酸氫鈉，然后再將碳酸氫鈉轉化為二氧化碳時，氣體的量最大，即發生反應Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，即Na₂CO₃～CO₂，產生CO₂氣體體積（標準狀況）的最大值為0.6mol，即0.6mol×22.4mol/l=1.344L=1344mL，故答案為：1344；
（4）100ml氫氧化鈉溶液中含有溶質0.16mol，通入CO₂后顯然0.16mol氫氧化鈉恰好和0.08molCO₂反應生成碳酸鈉，所以當通入CO₂體積x小于等于0.08×22400ml時，即y=x/24000mol；
0.08mol氫氧化鈉恰好和0.08molCO₂反應生成碳酸氫鈉，所以當通入CO₂體積x大于等于0.08×22400ml時，y=0；
如果通入CO2的體積0.04×22400＜x＜0.08×22400ml時，此時CO₂先和氫氧化鈉生成碳酸鈉．x/22400molCO₂中有0.04molCO₂和0.08mol氫氧化鈉反應生成0.04mol碳酸鈉，然后過量的x/22400-0.04molCO₂再將部分碳酸鈉轉化為碳酸氫鈉，顯然此時余下的碳酸鈉的量y=0.04-（x/22400-0.04），故答案為：

x的取值范圍（mL）	y（mol）與x 的關系式
0 mL＜x≤1792 mL	y=x/22400mol
X≥3584 mL	y=0 mol
3584mL＞x＞1792mL時	y=（3584-x）/22400 mol

點評：本題考查了學生對碳酸鈉和碳酸氫鈉化學性質的掌握，結合圖象進行分析，增加了難度，本題綜合性很強，難度很大．