Question

3．常溫下，將CO₂緩慢通入一定體積的NaOH溶液中，溶液的pH隨通入CO₂（標準狀況）的變化曲線如圖所示（忽略CO₂的溶解），則下列說法中正確的是（　　）

• A． 該NaOH溶液的濃度為0.1mol/L，體積為6L
• B． X、Y、Z三點對應的溶液中離子的種類不同
• C． Y點對應的融資中離子濃度關系為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
• D． Y點對應的溶液中存在著：c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+c（OH^-）

Answer 1

分析 氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應的方程式為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O、CO₂+NaOH═NaHCO₃，通入標況下6.72L二氧化碳后溶液的pH不再變化，說明此時氫氧化鈉與二氧化碳完全反應轉化成碳酸氫鈉，據此可以計算出碳酸氫鈉的物質的量、氫氧化鈉的物質的量，
A．根據二氧化碳體積為0時溶液的pH計算出氫氧化鈉溶液的濃度，再根據氫氧化鈉的物質的量計算出溶液的體積；
B．X、Y、Z三點含有的離子種類相同，都含有：Na⁺、HCO₃^-、CO₃^2-、OH^-、H⁺；
C．根據通入標況下體積為4.48L二氧化碳時溶液的溶質判斷各離子濃度大小；
D．根據Y點的物料守恒，結合鹽的水解程度較小進行分析．

解答 解：標準狀況下6.72L二氧化碳的物質的量為：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，3.36L二氧化碳的物質的量為0.15mol，4.48L二氧化碳的物質的量為0.2mol，
根據圖象可知，當通入0.3mol二氧化碳時，氫氧化鈉與二氧化碳恰好反應生成NaHCO₃，根據碳原子守恒，生成碳酸氫鈉的物質的量為0.3mol，
A．根據圖象可知，沒有通入二氧化碳之前，溶液的pH=13，則溶液中氫氧化鈉的濃度為0.1mol/L，由于氫氧化鈉的物質的量為0.3mol，則氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{0.3mol}{0.1mol/L}$=3L，故A錯誤；
B．X、Y、Z三點含有的離子為：Na⁺、HCO₃^-、CO₃^2-、OH^-、H⁺，所以含有的離子種類相同，故B錯誤；
C．氫氧化鈉的物質的量為0.3mol，Y點通入0.2mol二氧化碳，0.3mol氫氧化鈉與0.15mol二氧化碳反應生成0.15mol碳酸鈉，剩余的0.05mol二氧化碳與0.05mol碳酸鈉反應生成0.1mol碳酸氫鈉，則Y點溶質為0.1mol碳酸鈉、0.1mol碳酸氫鈉，溶液顯示堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），碳酸氫根離子的電離小于碳酸根離子的水解，所以溶液中c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故C正確；
D．根據分析可知，Y點碳酸鈉、碳酸氫鈉的濃度相等，根據物料守恒可得：2c（Na⁺）=3c（CO₃^2-）+3c（HCO₃^-）+3c（H₂CO₃），由于水解程度較小，則c（HCO₃^-）≈c（CO₃^2-），則c（Na⁺）≈3c（CO₃^2-），所以c（Na⁺）＞2c（HCO₃^-）+c（OH^-），故D錯誤；
故選C．

點評 本題考查了離子反應的計算、鹽的水解原理、離子濃度大小比較等知識，題目難度中等，注意掌握根據離子反應進行計算的方法，能夠根據電荷守恒、鹽的水解原理比較溶液中各離子濃度大小．