Question

20．取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B，每份10mL，分别向A、B中通入不等量的CO₂，再继续向两溶液中逐滴加入盐酸，标准状况下产生的CO₂气体体积与所加的盐酸溶液体积之间关系如图所示．
试回答下列问题：
（1）原NaOH溶液的物质的量浓度为0.75mol/L．
（2）曲线A表明，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶质成分是NaOH和Na₂CO₃，其物质的量之比为3：1（和前空对应）．
（3）曲线B表明，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液加盐酸后产生CO₂气体体积（标准状况）的最大值为168mL．
（4）若将A、B通入CO₂后生成的溶液混合，所得溶液中刚好只有Na₂CO₃，则a的值为15，所得溶液的物质的量浓度为0.375mol/L（假设混合后溶液体积不变）．

Answer 1

分析 （1）加入75ml盐酸时二氧化碳的体积达最大，此时溶液为氯化钠溶液，根据氯离子、钠离子守恒，计算出氢氧化钠的物质的量，再根据物质的量浓度的定义计算；（2）由曲线A可知从60ml到75ml为碳酸氢钠与盐酸反应，计算碳酸氢钠的物质的量，再结合氢氧化钠的物质的量判断二氧化碳与氢氧化钠发生的反应，据此计算；（3）要产生CO₂气体体积（标准状况）的最大值，则aml=0，0到75ml为碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳，据此计算；
（4）若将A、B通入CO₂后生成的溶液混合，所得溶液中刚好只有Na₂CO₃，则B是碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液，根据NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂0，而A中氢氧化钠的物质为：0.0045mol，所以B中碳酸氢钠的物质的量为0.0045mol，根据钠守恒得B中碳酸钠的物质的量：$\frac{0.0075mol-0.0045}{2}$=0.0015mol，而Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，所以n（HCl）=0.0015mol，a=$\frac{0.0015mol}{0.1mol/L}$=0.015L=15mL，根据钠守恒，求所得溶液的物质的量浓度为$\frac{0.0075mol}{10mL×2×1{0}^{-3}L/mL}$=0.375mol/L，由此解答．

解答 解：（1）加入90ml盐酸时二氧化碳的体积达最大，此时溶液为氯化钠溶液．根据氯离子、钠离子守恒，
所以n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075l×0.1mol/L=0.0075mol，
所以c（NaOH）=$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=0.75mol/L，所以c（HCl）=$\frac{0.0075mol}{0.075L}$=0.1mol/L
故答案为：0.75mol/L；
（2）CO₂与NaOH反应为①CO₂+NaOH=NaHCO₃，②CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂0，
当$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$≥1，反应按①进行，等于1时，CO₂、NaOH恰好反应生成NaHCO₃；大于1时，生成生成NaHCO₃，CO₂有剩余；．
当$\frac{1}{2}$＜$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$＜1，反应按①②进行，CO₂、NaOH反应，无剩余，生成物为NaHCO₃、Na₂CO₃；
当$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$≤$\frac{1}{2}$，反应按②进行，等于$\frac{1}{2}$，时，CO₂、NaOH恰好反应生成Na₂CO₃；小于$\frac{1}{2}$时，生成Na₂CO₃，NaOH有剩余；
由曲线A可知从60ml到75ml为碳酸氢钠与盐酸反应，反应方程式为NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，
所以n（NaHCO₃）=n（HCl）=（75ml-60ml）×0.1mol/L=1.5×10^-3mol，
根据C原子守恒，所以n（CO₂）=n（NaHCO₃）=1.5×10^-3mol，
由（1）可知，n（NaOH）=0.0075mol，
所以$\frac{n（C{O}_{2}）}{n（NaOH）}$=$\frac{1.5×1{0}^{-3}mol}{0.0075mol}$=$\frac{1}{5}$，小于$\frac{1}{2}$，所以反应按②进行，NaOH有剩余，溶液中溶质为Na₂CO₃和NaOH．
根据C原子守恒，所以n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=1.5×10^-3mol，
再根据钠离子守恒，得溶液中氢氧化钠的物质的量为0.0075mol-1.5×10^-3mol×2=0.0045mol，
所以溶液中NaOH与Na₂CO₃的物质的量之比为0.0045mol：1.5×10^-3mol=3：1．
故答案为：NaOH、Na₂CO₃；3：1； 
（3）要产生CO₂气体体积（标准状况）的最大值，则aml=0，0到75ml为碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳，根据钠守恒可知：n（NaHCO₃）=n（NaOH）=n（CO₂）=0.0075mol，所以最大体积为：0.0075mol×22.4L/mol=0.168L，即产生CO₂气体体积（标准状况）的最大值为168mL，故答案为：168；
（4）若将A、B通入CO₂后生成的溶液混合，所得溶液中刚好只有Na₂CO₃，则B是碳酸氢钠和碳酸钠的混合溶液，根据NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂0，而A中氢氧化钠的物质为：0.0045mol，所以B中碳酸氢钠的物质的量为0.0045mol，根据钠守恒得B中碳酸钠的物质的量：$\frac{0.0075mol-0.0045}{2}$=0.0015mol，而Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，所以n（HCl）=0.0015mol，a=$\frac{0.0015mol}{0.1mol/L}$=0.015L=15mL，根据钠守恒，求所得溶液的物质的量浓度为$\frac{0.0075mol}{10mL×2×1{0}^{-3}L/mL}$=0.375mol/L，故答案为：15； 0.375mol/L．

点评 本题考查混合物的有关计算，难度中等，关键根据图中盐酸的体积计算出NaOH、CO₂的物质的量，判断CO₂与NaOH反应过程．