Question

實驗室有甲、乙兩瓶丟失標簽的無色溶液，其中一瓶是鹽酸，另一瓶是碳酸鈉溶液．為確定甲、乙兩瓶溶液的成分及其物質的量濃度，現操作如下：
①量取25.00mL甲溶液，向其中緩慢滴加乙溶液15.00mL，共收集到二氧化碳氣體224mL．
②另取15.00mL乙溶液，向其中緩慢滴加甲溶液25.00mL，共收集到二氧化碳氣體112mL．
上述氣體體積均已換算為標準狀況，則根據上述操述及實驗數據填空：
（1）寫出操作①所涉及反應的離子方程式______；
（2）甲溶液的物質的量濃度為______，乙溶液的物質的量濃度為______；（二氧化碳在溶液中的少量溶解忽略不計）
（3）將n mL的甲溶液與等體積的乙溶液按各種可能的方式混合，產生的氣體體積為V mL（標準狀況），則V的取值范圍為______．

Answer 1

解：（1）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^-，后一部分鹽酸使之轉化為CO₂，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，鹽酸中加入碳酸鈉發生的反應為：CO₃^2-+2H⁺═CO₂+H₂O；
，故答案為：CO₃^2-+2H⁺═CO₂+H₂O；
（2）①量取25.00mL甲溶液，向其中緩慢滴加乙溶液15.00mL，共收集到二氧化碳224mL，n（CO₂）=0.01mol，2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl完全反應，Na₂CO₃剩余，n（HCl）=2n（CO₂）=2×0.01mol=0.02 mol，c（HCl）==0.80mol/L；
②另取15.00mL乙溶液，向其中緩慢滴加甲溶液25.00mL，共收集到二氧化碳112mL，HCl與Na₂CO₃均完全反應，Na₂CO₃先生成NaHCO₃，部分NaHCO₃ 轉化為CO₂：n（CO₂）=0.005mol；HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，n（HCl）=n（CO₂）+n（NaHCO₃）=0.005+n（NaHCO₃）=0.02，n（Na₂CO₃）=n（NaHCO₃）=0.02mol-0.005mol=0.015mol，
c（Na₂CO₃）==1.00mol/L，故答案為：0.80mol/L；1.0mol/L；
（3）將n mL的甲溶液與等體積的乙溶液按各種可能的方式混合，發生反應：2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
n（CO₂）=n（HCl）=c（HCl）×=mol，V（CO₂）=mol×22.4L/mol=0.00896nL=8.96nmL，
當鹽酸少量時，不會產生二氧化碳，所以V=0，故答案為：0＜V＜8.96n．
分析：（1）根據實驗①和②來所產生二氧化碳的量以及物質的用量情況來確定所滴加的物質，進而書寫離子方程式；
（2）根據已知實驗①和②的化學方程式進行計算即可；
（3）采用極限假設法進行計算，確定二氧化碳的體積范圍．
點評：本題是一道物質檢驗方案的綜合計算題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性較強，難度大．