Question

13．有50mLNaOH溶液，向其中逐漸通入一定量的CO₂，隨后取此溶液10mL將其稀釋至100mL，并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1mol•L^-1的HCl溶液，產生CO₂氣體的體積（標準狀況）與所加入鹽酸的體積之間的關系如圖所示：

（1）甲溶液中的溶質是NaOH、Na₂CO₃，其物質的量之比為1：1．
（2）乙溶液中的溶質是NaHCO₃、Na₂CO₃，在標準狀況下吸收CO₂氣體的體積為112mL．
（3）原NaOH溶液的物質的量濃度為0.75mol/L．

Answer 1

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；
（2）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，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；
故答案為：NaOH、Na₂CO₃，1：1；
（2）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；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：NaHCO₃、Na₂CO₃；112mL；
（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=$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=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，側重于考查學生的分析能力和計算能力．