Question

向兩份等量NaOH溶液中分別通入一定量的CO₂，分別得到甲和乙溶液，然后向甲溶液和乙溶液中分別逐滴加入某濃度的鹽酸，產(chǎn)生的CO₂氣體體積與所加入鹽酸的體積之間的關(guān)系如圖所示：
（1）當(dāng)向NaOH溶液中通入CO₂氣體至過量的過程中，溶液中所含溶質(zhì)的情況可能有______、______、______、______、______ （有幾種填幾種，可不填滿）
（2）據(jù)甲圖判斷溶質(zhì)為______，物質(zhì)的量之比為______．據(jù)乙圖判斷溶質(zhì)為______，物質(zhì)的量之比為______．（要求寫計(jì)算過程）

Answer 1

解：（1）CO₂與NaOH溶液反應(yīng)有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
故答案為：Na₂CO₃和NaOH；Na₂CO₃；Na₂CO₃和NaHCO₃；NaHCO₃；
（2）當(dāng)將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時(shí)，Na₂CO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)過程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生CO₂ 之前消耗鹽酸的體積為V₁，從開始產(chǎn)生CO₂ 至反應(yīng)結(jié)束消耗鹽酸的體積為V₂．
將各種反應(yīng)的情況總結(jié)如下表：

溶液中溶質(zhì)的成分	Na2CO3和NaOH	Na2CO3	Na2CO3和NaHCO3	NaHCO3	NaHCO3
向溶液中逐滴加入稀鹽酸發(fā)生的反應(yīng)	依次是⑤③④	依次是③④	依次是③④	④	④
V1與V2的關(guān)系	V1＞V2	V1=V2	V1＜V2	V1=0，V2＞0	V1=0，V2＞0

分析題中的圖象：對(duì)于甲圖，V₁=50mL，V₂=75mL-50mL=25mL＜V₁，據(jù)此判斷溶液中溶質(zhì)的成分是Na₂CO₃和NaOH．
根據(jù)上面⑤③④三個(gè)化學(xué)方程式可知，NaOH和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于消耗鹽酸的體積之比，則
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（50mL-25mL）：25mL=1：1．
對(duì)于乙圖，V₁=25mL，V₂=50mL．V₁＜V₂．溶液中溶質(zhì)的成分是Na₂CO₃和NaHCO₃．
根據(jù)上面③④兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知：NaHCO₃和Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比等于兩個(gè)過程分別消耗鹽酸的體積之比：
n（NaHCO₃）：n（Na₂CO₃）=（75mL-25mL-25mL）：25mL=1：1．
故答案為：Na₂CO₃和NaOH；1：1；Na₂CO₃和NaHCO₃；1：1．
分析：CO₂與NaOH溶液反應(yīng)有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
當(dāng)將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時(shí)，Na₂CO₃跟鹽酸的反應(yīng)是分步進(jìn)行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行時(shí)，兩個(gè)過程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式結(jié)合消耗鹽酸的體積進(jìn)行計(jì)算．
點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物的計(jì)算，題目難度較大，注意從圖象分析反應(yīng)可能的情況進(jìn)行判斷和計(jì)算．