Question

1．向50mL NaOH溶液中逐漸通入一定量的CO₂（假設溶液體積不變），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的鹽酸，產生CO₂氣體的體積（標準狀況下）與所加入的鹽酸的體積關系如圖1所示．
（1）寫出OA段所發生反應的離子方程式：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-．
（2）NaOH在吸收CO₂后，所得溶液的溶質為NaOH、Na₂CO₃，其物質的量濃度之比為1：1．
（3）產生的CO₂體積（標準狀況下）為56ml．
（4）原NaOH溶液的物質的量濃度為0.75mol/L．
（5）鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃）是工業上制備氧化鋁的主要原料（試劑a是NaOH溶液）．
準確稱取6g鋁土礦樣品，加入100mL鹽酸溶液，充分反應后向濾液中加入10mol•L^-1試劑a的溶液，產生沉淀的質量與加入試劑a的體積關系如圖2所示，則所用鹽酸溶液的物質的量濃度為3.5mol•L^-1，樣品中Al₂O₃的質量百分含量為85%．

Answer 1

分析 當生成CO₂氣體時，發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，由圖可知，生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為75mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中只有Na₂CO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將Na₂CO₃轉化為NaHCO₃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，
（1）根據發生的反應書寫離子方程式；
（2）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；
（3）生成二氧化碳消耗消耗25mL鹽酸，根據NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑計算二氧化碳體積；
（4）生成CO₂氣體最大時，此時溶液中溶質為NaCl，根據鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進而計算氫氧化鈉的濃度；
（5）由圖象可知，當加入NaOH溶液的體積為35ml時，沉淀的質量達到最大值，則此時溶液的溶質只有NaCl，根據Na元素守恒計算；根據溶解氫氧化鋁消耗10ml NaOH溶液，就能知Al（OH）₃的物質的量，從而就能求出氧化鋁的質量以及在混合物中的質量分數．

解答 解：當生成CO₂氣體時，發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，由圖可知，生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為75mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中只有Na₂CO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將Na₂CO₃轉化為NaHCO₃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，
（1）由上述分析可知OA段所發生反應的離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
（2）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，濃度之比是1：1，
故答案為：NaOH、Na₂CO₃；1：1；
（3）生成二氧化碳消耗消耗25mL鹽酸，根據NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，可知CO₂體積（標準狀況下）為0.025L×0.1mol/L×22.4L/mol=0.056L=56mL，
故答案為：56；
（4）生成CO₂氣體最大時，此時溶液中溶質為NaCl，根據鈉離子、氯離子守恒可知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；
（5）當加入NaOH溶液的體積為35ml時，n（NaOH）=0.035L×10mol/L=0.35mol，此時沉淀的質量達到最大值，則此時溶液的溶質只有NaCl，根據Na元素守恒，則有：n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH）=0.35mol，
c（HCl）=$\frac{0.35mol}{0.1L}$=3.5mol/L，
由圖象可知，生成的氫氧化鋁溶解消耗的NaOH為10ml，設Al（OH）₃為 Xmol，
     Al（OH）₃ ～NaOH                                                          
    1 mol       1 mol                       
  x mol        10mol•L^-1×0.01L                        
解得：x=0.1 mol，
而 2Al（OH）₃ ～Al₂O₃  由此可知，n（Al₂O₃）═0.05 mol  
鋁土礦中 Al₂O₃ 的質量分數為：ω%=$\frac{0.05mol×102g/mol}{6g}$=85%，
故答案為：3.5 mol•L^-1；85%．

點評 本題以框圖題形式考查了鋁的化合物的性質、離子方程式的計算，題目難度中等，明確發生反應的實質為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力．