Question

将CO₂通入NaOH溶液中，所得产物随通入的CO₂的物质的量的不同而不同。完成下列填空。
（1）250 mL 1 mol/L的NaOH溶液，最多可吸收CO₂            L（标准状况下）。
（2）向250 mL 2 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO₂，溶液增重4.4 g，将所得溶液蒸干，计算所得固体中各成分的物质的量。
向未知浓度、体积为V L的 NaOH溶液中缓缓通入一定体积（标准状况下）的CO₂，充分反应后，在减压低温的条件下蒸发溶液，得到白色固体。
（3）若反应中CO₂和NaOH均无剩余，反应后向溶液中加入过量的澄清石灰水生成m₁ g 白色沉淀。
①根据以上数据，用代数式表示CO₂的体积V(CO₂)＝                    。
②根据以上数据，推理计算出NaOH溶液的浓度范围。
（4）写出确定NaOH浓度的实验步骤，并用代数式表示NaOH溶液的浓度。（设计实验方案时，只能用题中提供的CO₂和NaOH溶液，不得使用其它化学试剂。）
实验步骤：                                     。c(NaOH)＝             。

Answer 1

（1）5.6 L （1分）
（2）Na₂CO₃   0.1 mol ；  NaOH   0.3 mol（4分）
（3）①V(CO₂)＝0.224m₁ L  2分）  ②≤ c(NaOH) ≤ （每种情况各1分，共3分）
（4）取V L NaOH溶液，称量，缓缓向其中通入CO₂直至恒重，称量。测得其增重为m₃ g。（2分）
c(NaOH)＝ mol/L（2分）
或者：取V L NaOH溶液，缓缓向其中通入过量的CO₂，充分反应后减压低温蒸发溶液，得固体NaHCO₃，称其质量为m₃ g。（2分）
c(NaOH)＝mol/L（2分） （其它合理答案也给分）

试题分析：（1）250 mL 1 mol/L的NaOH溶液中氢氧化钠的物质的量为0.25mol，则根据方程式NaOH＋CO₂=NaHCO₃可知，最多可吸收CO₂的物质的量为0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。
（2）向250 mL 2 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO₂，溶液增重4.4 g，这说明参加反应的CO₂的质量是4.4g，物质的量为0.1mol。氢氧化钠的物质的量为0.5mol，因此根据反应式2NaOH＋CO₂=Na₂CO₃＋H₂O可知氢氧化钠是过量的，所以所得固体为氢氧化钠和碳酸钠的混合物，其中碳酸钠0.1mol，氢氧化钠是0.5mol－0.1mol×2＝0.3mol。
（3）①生成物不论是碳酸钠还是碳酸氢钠均能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，则根据碳元素守恒可知CO₂的物质的量是mol，在标准状况下的体积为mol×22.4L/mol＝0.224m₁ L。
②如果生成物只有NaHCO₃时，则根据原子守恒可知c(NaOH)= ；当生成物只有Na₂CO₃时，同样依据原子守恒可知c(NaOH)= ；当生成物是Na₂CO₃和NaHCO₃时，消耗NaOH在上述两者之间。所以：≤ c(NaOH) ≤ 。
（4）要测定氢氧化钠溶液的浓度，则可以将其转化为碳酸氢钠，然后通过称量其质量得出氢氧化钠的质量，进而得出其浓度，或者计算参加反应的二氧化碳质量，进而得出氢氧化钠的物质的量，所以正确的实验步骤可以为：取V L NaOH溶液，称量，缓缓向其中通入CO₂直至恒重，称量。测得其增重为m₃ g。由于增加的质量即为参加反应的CO₂质量，所以根据原子守恒可知碳酸氢钠的物质的量为，则氢氧化钠的物质的量也是，所以其浓度为。或者取V L NaOH溶液，缓缓向其中通入过量的CO₂，充分反应后减压低温蒸发溶液，得固体NaHCO₃，称其质量为m₃ g。则碳酸氢钠的物质的量为，则根据原子守恒可知氢氧化钠的物质的量也是，所以其浓度为。