Question

分别取等物质的量浓度的氢氧化钠溶液各100mL，再通入一定量的CO₂，随后分别各取20mL溶液，向其中逐滴滴入0.2mol/L的盐酸，在标准状况下产生CO₂的体积（y轴）与所加入盐酸的体积（x轴）的关系如图（分A、B两种情况）：

（1）在A情况下，溶质是（填化学式）______，其物质的量之比为______．
（2）在B情况下，溶质是（填化学式）______，其物质的量之比为______．
（3）原氢氧化钠溶液的物质的量浓度为______．

Answer 1

解：CO₂与NaOH溶液反应有如下两种“边界”情况：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反应后溶液中溶质的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
当将稀盐酸逐滴滴到碳酸钠溶液中时，Na₂CO₃跟盐酸的反应是分步进行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，当反应完全进行时，两个过程消耗HCl的量相等．
若溶液中还有氢氧化钠，则首先发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
设反应产生CO₂ 之前消耗盐酸的体积为V₁，从开始产生CO₂ 至反应结束消耗盐酸的体积为V₂．
将各种反应的情况总结如下表：

溶液中溶质的成分	Na2CO3和NaOH	Na2CO3	Na2CO3和NaHCO3	NaHCO3	NaHCO3
向溶液中逐滴加入稀盐酸发生的反应	依次是⑤③④	依次是③④	依次是③④	④	④
V1与V2的关系	V1＞V2	V1=V2	V1＜V2	V1=0，V2＞0	V1=0，V2＞0

分析题中的图象：
（1）对于A图，V₁=100mL，V₂=150mL-100mL=50mL＜V₁，据此判断溶液中溶质的成分是Na₂CO₃和NaOH．
根据上面⑤③④三个化学方程式可知，NaOH和Na₂CO₃的物质的量之比等于消耗盐酸的体积之比，则
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（100mL-50mL）：50mL=1：1．
故答案为：Na₂CO₃和NaOH；1：1；
（2）对于B图，V₁=50mL，V₂=100mL．V₁＜V₂．溶液中溶质的成分是Na₂CO₃和NaHCO₃．
根据上面③④两个反应的化学方程式可知：NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比等于两个过程分别消耗盐酸的体积之比：
n（NaHCO₃）：n（Na₂CO₃）=（150mL-50mL-50mL）：50mL=1：1．
故答案为：Na₂CO₃和NaHCO₃；1：1；
（3）完全反应后，溶液溶质的成分为NaCl，根据质量守恒可知：
取出20mL溶液：n（NaOH）=n（HCl）=0.15L×0.2mol/L=0.03mol，
所以100mLNaOH中溶液中n（NaOH）=0.15mol，
c（NaOH）==1.5mol/L，
故答案为：1.5 mol?L^-1．
分析：CO₂与NaOH溶液反应有如下两种“边界”情况：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反应后溶液中溶质的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
当将稀盐酸逐滴滴到碳酸钠溶液中时，Na₂CO₃跟盐酸的反应是分步进行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，当反应完全进行时，两个过程消耗HCl的量相等．
若溶液中还有氢氧化钠，则首先发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
根据反应的化学方程式结合消耗盐酸的体积进行计算．
点评：本题考查混合物的计算，题目难度较大，注意从图象分析反应可能的情况进行判断和计算．