Question

向盛有一定量氫氧化鈉溶液的燒杯中通入標準狀況下448mL氮氣和二氧化碳的混合氣體后得到溶液A，在溶液A中逐滴加入0.1mol/L的稀鹽酸至過量，并將溶液加熱，產生的二氧化碳氣體的物質的量與加入稀鹽酸的體積的關系如圖所示（忽略二氧化碳的溶解和氯化氫的揮發）．下列說法正確的是（　　）

• A、原混合氣體中氮氣與二氧化碳體積之比為1：4
• B、在逐滴加入稀鹽酸產生二氧化碳之前，發生的離子反應為CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-
• C、溶液A中含有0.01mol NaOH和0.01mol Na₂CO₃
• D、當加入0.1L稀鹽酸時，此時溶液中離子濃度大小關系為c（Na⁺）＞c（Cl^-）=c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

Answer 1

分析：Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，結合方程式可知，若A溶液中溶質只有Na₂CO₃時，前后消耗鹽酸的體積應相等，由圖象可知生成二氧化碳消耗的鹽酸的體積小于從反應到開始產生二氧化碳階段消耗鹽酸，故A溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃，
A．根據C元素守恒計算二氧化碳的體積，據此計算解答；
B．產生二氧化碳之前，氫氧化鈉、碳酸鈉都與鹽酸反應；
C．據碳元素守恒計算n（Na₂CO₃），加入0.3L鹽酸時，此時溶液中溶質為NaCl，由氯離子守恒可知n（NaCl）=n（HCl），根再根據鈉離子守恒計算n（NaOH）；
D．根據C中NaOH的物質的量，判斷加入0.1L稀鹽酸時溶液中溶質為NaCl、Na₂CO₃，且二者濃度相等，結合碳酸氫鈉水解判斷．

解答：解：Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，結合方程式可知，若A溶液中溶質只有Na₂CO₃時，前后消耗鹽酸的體積應相等，由圖象可知生成二氧化碳消耗的鹽酸的體積小于從反應到開始產生二氧化碳階段消耗鹽酸，故A溶液中溶質為NaOH、Na₂CO₃，
A．根據C元素守恒，可知V（CO₂）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，故氮氣的體積=448mL-224mL=224mL，故原混合氣體中氮氣與二氧化碳體積之比為1：1，故A錯誤；
B．產生二氧化碳之前，氫氧化鈉、碳酸鈉都與鹽酸反應，反應離子方程式為：OH^-+H⁺═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，故B錯誤；
C．根據碳元素守恒，可知n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.01mol，加入0.3L鹽酸時，此時溶液中溶質為NaCl，由氯離子守恒可知n（NaCl）=n（HCl）=0.3L×0.1mol/L=0.03mol，根據鈉離子守恒，n（NaOH）=n（NaCl）-2n（Na₂CO₃）=0.03mol-0.01mol×2=0.01mol，故C正確；
D．加入0.1L稀鹽酸，含有HCl為0.3L×0.1mol/L=0.01mol，與NaOH恰好反應生成0.01molNaCl，溶質為NaCl，溶質為NaCl、Na₂CO₃，且二者濃度相等，溶液中鈉離子濃度最大，碳酸根水解，溶液呈堿性，且水電離會生成氫氧根離子，故c（OH^-）＞c（HCO₃^-），故溶液中離子濃度：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），故D錯誤，
故選C．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度中等，注意從圖象分析發生的反應，本題關鍵是根據圖象判斷溶液溶質的成分．