Question

2．實驗室有甲、乙兩瓶無色溶液，其中一瓶是稀鹽酸，另一瓶是碳酸鈉溶液．為測定甲、乙兩瓶溶液的成分及物質的量濃度，進行以下實驗：
①量取25.00mL甲溶液，緩慢滴入乙溶液15.00mL，共收集到224mL（標準狀況）氣體
②量取15.00mL乙溶液，緩慢滴入甲溶液25.00mL，共收集到112mL（標準狀況）氣體．
（1）有上述實驗可判斷出甲瓶中是HCl溶液，乙瓶中是Na₂CO₃溶液；
（2）寫出實驗②中所發(fā)生反應的離子方程式：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）求甲、乙兩瓶溶液的物質的量濃度，寫出計算過程．

Answer 1

分析 若將Na₂CO₃溶液滴入鹽酸溶液，則鹽酸相對過量，所有CO₃^2-都會轉化為CO₂，反應反應為CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；反之，將鹽酸溶液滴入Na₂CO₃溶液，則鹽酸相對不足，前一部分鹽酸將CO₃^2-先轉化為HCO₃^-，反應為CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，碳酸根離子完全反應后，剩余的一部分鹽酸使HCO₃^-轉化為CO₂，其反應為HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，因為兩次所得CO₂ 體積不同，說明15mLNa₂CO₃相對于25mL鹽酸來說過剩，所以乙是碳酸鈉，甲是鹽酸，結合反應的離子方程式計算．

解答 解：（1）當向鹽酸中加入Na₂CO₃溶液時，發(fā)生反應2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，鹽酸完全反應后，再加入的Na₂CO₃不再放出CO₂；向Na₂CO₃溶液中加入鹽酸時，先發(fā)生反應CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，當所有CO₃^2-均轉化為HCO₃^-時，再發(fā)生反應HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，由實驗①②中數(shù)據(jù)可知等量的甲與等量的乙反應，實驗①產(chǎn)生的CO₂氣體多，說明甲為HCl、乙為Na₂CO₃，
故答案為：HCl；Na₂CO₃；
（2）②實驗中所發(fā)生反應的離子方程式為CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案為：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）量取20mL甲溶液，向其中緩慢滴加乙溶液25mL，共收集到二氧化碳112mL，n（CO₂）=0.005mol，2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl完全反應，Na₂CO₃剩余，n（HCl）=2n（CO₂）=2×0.005mol=0.01 mol，c（HCl）=$\frac{0.01mol}{0.02L}$=0.5mol/L，
取25mL乙溶液，向其中緩慢滴入甲溶液20mL，共收集到56mL（標準狀況）氣體，HCl與Na₂CO₃均完全反應，Na₂CO₃先生成NaHCO₃，部分NaHCO₃ 轉化為CO₂：n（CO₂）=0.0025mol；HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，在②中，產(chǎn)氣0.0025mol，說明第二反應鹽酸用去0.0025mol，參與第一反應的就是0.0075mol，那么碳酸鈉的量就是0.0075mol，c（Na₂CO₃）=$\frac{0.0075mol}{0.025L}$=0.3mol/L，
答：甲溶液的物質的量濃度為0.5mol/L；乙溶液的物質的量濃度為0.3mol/L．

點評 本題考查了物質的檢驗和有關化學方程式的計算，明確碳酸鈉與鹽酸反應的分步進行是解題關鍵，注意滴加順序不同的本質是反應物量不同導致反應不同，題目難度中等．