Question

有50mLNaOH溶液，向其中逐漸通入一定量的CO₂，隨后取此溶液10mL將其稀釋到100mL，并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液，產生的CO₂氣體體積（標準狀況下）與所加入的HCl的體積之間的關系如圖所示．試分析：

（1）NaOH吸收CO₂氣體后，在甲、乙兩種情況下，所得溶液中存在的溶質是
甲：

 

其物質的量之比是：

 

乙：

 

其物質的量之比是：

 

（2）在兩種情況下產生的CO₂氣體（標準狀況）的體積分別是  甲：

 

mL；乙：

 

mL．
（3）原NaOH溶液的物質的量濃度是

 

．

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↑．
（1）（甲）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為25mL，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25mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為50mL，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50mL-25mL=25mL，根據反應消耗鹽酸的體積計算NaOH、Na₂CO₃的物質的量之比；
（乙）中生成CO₂氣體至最大，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25mL，說明該階段只發生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，根據反應消耗鹽酸的體積計算NaHCO₃、Na₂CO₃的物質的量之比；
（2）根據碳元素守恒可知，（甲）中從50mL～75mL消耗25mL鹽酸時生成的二氧化碳，而（乙）中從25mL～75mL消耗50mL鹽酸時生成的二氧化碳，根據方程式進而計算生成二氧化碳的體積；
（3）加入75mL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10mL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↑．
（1）（甲）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為25mL，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25mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為50mL，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50mL-25mL=25mL，
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=25mL：25mL=1：1；
（乙）中生成CO₂氣體至最大，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25mL，說明該階段只發生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，
Na₂CO₃轉化為NaHCO₃消耗鹽酸體積為25mL，則原溶液中NaHCO₃消耗鹽酸體積50mL-25mL=25mol，故NaHCO₃、Na₂CO₃的物質的量之比=25mL：25mL=1：1，
故答案為：NaOH、Na₂CO₃，1：1；NaHCO₃、Na₂CO₃，1：1；
（2）根據碳元素守恒可知，（甲）中從50mL～75mL消耗25mL鹽酸時生成的二氧化碳，該階段生成二氧化碳為0.025L×0.1mol/L=0.0025mol，體積為0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL，
而（乙）中從25mL～75mL消耗50mL鹽酸時生成的二氧化碳，該階段生成二氧化碳為0.05L×0.1mol/L=0.005mol，體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，
故答案為：56；112；
（3）加入75mL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10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075L×0.1mol/L=0.0075mol，故原氫氧化鈉溶液的濃度=

0.0075mol

0.01L

=0.75mol/L，
故答案為：0.75mol/L．

點評：本題考查混合物的計算，根據消耗鹽酸的體積分析圖象中各階段發生的反應，進而判斷氫氧化鈉與二氧化碳反應的溶質是關鍵，題目難度較大．