Question

取等物質的量濃度的NaOH溶液兩份，每份50mL．向其中分別通入一定量的CO₂氣體，隨后各取溶液10mL，并分別加水稀釋到100mL．分別向稀溶液后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的鹽酸，產生CO₂氣體的體積（標準狀況）與所加入的鹽酸的體積之間的關系如圖（a）（b）所示．回答下列問題：

（1）在（a）情況下，溶質為（寫化學式）

NaOH、Na₂CO₃

，其物質的量之比是

1：1

（2）在（b）情況下，溶質為（寫化學式）

NaHCO₃、Na₂CO₃

，標準狀況下，通入CO₂氣體的體積為

0.56L

．
（3）原NaOH溶液中溶質的物質的量的濃度為

0.75mol/L

．

Answer 1

分析：當生成CO₂氣體時，發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
（1）（a）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為25mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-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，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；
（2）（b）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為50mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-應消耗HCl為50mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為25mL，說明該階段只發生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，根據碳元素守恒可知，從25mL～75mL消耗50mL鹽酸時生成的二氧化碳為10mLNaOH溶液通入CO₂氣體的體積，進而計算50mLNaOH溶液中通入二氧化碳的體積；
（3）加入75mL鹽酸時，溶液中溶質都恰好完全反應，此時溶液為NaCl溶液，根據守恒可知10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），進而計算原氫氧化鈉溶液的濃度．

解答：解：當生成CO₂氣體時，發生反應NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
（1）（a）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為25mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-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，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，
故答案為：NaOH、Na₂CO₃；1：1；
（2）（b）中生成CO₂氣體至最大，消耗HCl為50mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，將CO₃^2-轉化為HCO₃^-應消耗HCl為50mL，而圖象中開始生成CO₂氣體時消耗HCl體積為25mL，說明該階段只發生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，
根據碳元素守恒可知，從25mL～75mL消耗50mL鹽酸時生成的二氧化碳為10mLNaOH溶液通入CO₂氣體的體積，該階段生成二氧化碳為0.05L×0.1mol/L=0.005mol，故50mLNaOH溶液中通入二氧化碳的體積=0.005mol/L×

50ml

10ml

×22.4L/mol=0.56L，
故答案為：NaHCO₃、Na₂CO₃；0.56L；
（3）加入75mL鹽酸時，溶液中溶質都恰好完全反應，此時溶液為NaCl溶液，根據守恒可知10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075L×0.1mol/L=0.0075mol，故原氫氧化鈉溶液的濃度=

0.0075mol

0.01L

=0.75mol/L，故答案為：0.75mol/L．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度較大，根據消耗鹽酸的體積分析圖象中各階段發生的反應是關鍵．