Question

1．向50mL NaOH溶液中逐漸通入一定量的CO₂（假設(shè)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(chǎn)生CO₂氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）與所加入的鹽酸的體積關(guān)系如圖1所示．
（1）寫(xiě)出OA段所發(fā)生反應(yīng)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(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，其物質(zhì)的量濃度之比為1：1．
（3）產(chǎn)生的CO₂體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為56ml．
（4）原NaOH溶液的物質(zhì)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(yè)上制備氧化鋁的主要原料（試劑a是NaOH溶液）．
準(zhǔn)確稱取6g鋁土礦樣品，加入100mL鹽酸溶液，充分反應(yīng)后向?yàn)V液中加入10mol•L^-1試劑a的溶液，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量與加入試劑a的體積關(guān)系如圖2所示，則所用鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度為3.5mol•L^-1，樣品中Al₂O₃的質(zhì)量百分含量為85%．

Answer 1

分析 當(dāng)生成CO₂氣體時(shí)，發(fā)生反應(yīng)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(yīng)后溶液中只有Na₂CO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將Na₂CO₃轉(zhuǎn)化為NaHCO₃應(yīng)消耗HCl為25mL，而圖象中開(kāi)始生成CO₂氣體時(shí)消耗HCl體積為50mL，說(shuō)明該階段還發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，
（1）根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（2）中和NaOH消耗HCl的體積為50mL-25mL=25mL，根據(jù)反應(yīng)消耗鹽酸的體積計(jì)算NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)的量之比；
（3）生成二氧化碳消耗消耗25mL鹽酸，根據(jù)NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑計(jì)算二氧化碳體積；
（4）生成CO₂氣體最大時(shí)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉離子、氯離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進(jìn)而計(jì)算氫氧化鈉的濃度；
（5）由圖象可知，當(dāng)加入NaOH溶液的體積為35ml時(shí)，沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值，則此時(shí)溶液的溶質(zhì)只有NaCl，根據(jù)Na元素守恒計(jì)算；根據(jù)溶解氫氧化鋁消耗10ml NaOH溶液，就能知Al（OH）₃的物質(zhì)的量，從而就能求出氧化鋁的質(zhì)量以及在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：當(dāng)生成CO₂氣體時(shí)，發(fā)生反應(yīng)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(yīng)后溶液中只有Na₂CO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將Na₂CO₃轉(zhuǎn)化為NaHCO₃應(yīng)消耗HCl為25mL，而圖象中開(kāi)始生成CO₂氣體時(shí)消耗HCl體積為50mL，說(shuō)明該階段還發(fā)生反應(yīng)：NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶質(zhì)為NaOH、Na₂CO₃，
（1）由上述分析可知OA段所發(fā)生反應(yīng)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(zhì)的量之比等于兩個(gè)過(guò)程分別消耗鹽酸的體積之比，故NaOH、Na₂CO₃的物質(zhì)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(jù)NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，可知CO₂體積（標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)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(dāng)加入NaOH溶液的體積為35ml時(shí)，n（NaOH）=0.035L×10mol/L=0.35mol，此時(shí)沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值，則此時(shí)溶液的溶質(zhì)只有NaCl，根據(jù)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(shè)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為：ω%=$\frac{0.05mol×102g/mol}{6g}$=85%，
故答案為：3.5 mol•L^-1；85%．

點(diǎn)評(píng) 本題以框圖題形式考查了鋁的化合物的性質(zhì)、離子方程式的計(jì)算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．