Question

將一定量的CO₂氣體通入2L的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，并將溶液加熱，產生的氣體與HCl物質的量關系如圖所示（忽略氣體的溶解和HCl的揮發）．
（1）O點溶液中所含溶質的化學式為______，
（2）O到a點發生反應的離子方程式：______．
（3）標準狀況下通入CO₂氣體的體積為______L，NaOH溶液的物質的量濃度為______mol?L^-1．

Answer 1

【答案】分析：（1）Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，由圖象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物質的量小于從反應到開始產生二氧化碳階段消耗的HCl，故溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃；
（2）根據（1）分析可知，O到a點發生反應為：氫離子與氫氧根離子反應生成水，氫離子與碳酸根反應生成碳酸氫根；
（3）由圖可知，a點時開始生成氣體，故發生反應為：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，至生成二氧化碳體積最大時，該階段消耗的HCl的物質的量為2mol，據此根據方程式計算生成的二氧化碳的物質的量，生成的二氧化碳的物質的量等于開始通入的二氧化碳的物質的量，根據V=nVm計算二氧化碳的體積；
生成二氧化碳體積最大時，此時溶液中溶質為NaCl，根據氯離子守恒有n（NaCl）=n（HCl），再根據鈉離子守恒有n（NaOH）=n（NaCl），根據c=計算NaOH溶液的物質的量濃度．
解答：解：（1）Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl與Na₂CO₃、NaHCO₃都按1：1反應，由圖象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物質的量小于從反應到開始產生二氧化碳階段消耗的HCl，故溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃，故答案為：NaOH、Na₂CO₃；
（2）根據（1）分析可知，O到a點發生反應為：氫離子與氫氧根離子反應生成水，氫離子與碳酸根反應生成碳酸氫根，發生的離子反應為：H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
（3）由圖可知，a點時開始生成氣體，故發生反應為：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，至生成二氧化碳體積最大時，該階段消耗的HCl的物質的量為2mol，由方程式可知產生二氧化碳的物質的量為2mol，生成的二氧化碳的物質的量等于開始通入的二氧化碳的物質的量，故開始通入的二氧化碳的體積為2mol×22.4L/mol=44.8L，
加入5molNaCL生成二氧化碳體積最大，此時溶液中溶質為NaCl，根據氯離子守恒有n（NaCl）=n（HCl），根據鈉離子守恒有n（NaOH）=n（NaCl），故n（NaOH）=n（HCl）=5mL，所以c（NaOH）=2.5mol/L，
故答案為：44.8；2.5．
點評：本題考查混合物的計算，難度中等，注意從圖象分析反應發生的情況，關鍵是根據圖象判斷溶液溶質的成分．