Question

将一定量的CO₂气体通入2L的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与HCl物质的量关系如图所示（忽略气体的溶解和HCl的挥发）．
（1）O点溶液中所含溶质的化学式为______，
（2）O到a点发生反应的离子方程式：______．
（3）标准状况下通入CO₂气体的体积为______L，NaOH溶液的物质的量浓度为______mol?L^-1．

Answer 1

【答案】分析：（1）Na₂CO₃跟盐酸的反应是分步进行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，由图象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化碳阶段消耗的HCl，故溶液中溶质为NaOH、Na₂CO₃；
（2）根据（1）分析可知，O到a点发生反应为：氢离子与氢氧根离子反应生成水，氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根；
（3）由图可知，a点时开始生成气体，故发生反应为：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，至生成二氧化碳体积最大时，该阶段消耗的HCl的物质的量为2mol，据此根据方程式计算生成的二氧化碳的物质的量，生成的二氧化碳的物质的量等于开始通入的二氧化碳的物质的量，根据V=nVm计算二氧化碳的体积；
生成二氧化碳体积最大时，此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子守恒有n（NaCl）=n（HCl），再根据钠离子守恒有n（NaOH）=n（NaCl），根据c=计算NaOH溶液的物质的量浓度．
解答：解：（1）Na₂CO₃跟盐酸的反应是分步进行的：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl与Na₂CO₃、NaHCO₃都按1：1反应，由图象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化碳阶段消耗的HCl，故溶液中溶质为NaOH、Na₂CO₃，故答案为：NaOH、Na₂CO₃；
（2）根据（1）分析可知，O到a点发生反应为：氢离子与氢氧根离子反应生成水，氢离子与碳酸根反应生成碳酸氢根，发生的离子反应为：H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
（3）由图可知，a点时开始生成气体，故发生反应为：NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，至生成二氧化碳体积最大时，该阶段消耗的HCl的物质的量为2mol，由方程式可知产生二氧化碳的物质的量为2mol，生成的二氧化碳的物质的量等于开始通入的二氧化碳的物质的量，故开始通入的二氧化碳的体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，
加入5molNaCL生成二氧化碳体积最大，此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子守恒有n（NaCl）=n（HCl），根据钠离子守恒有n（NaOH）=n（NaCl），故n（NaOH）=n（HCl）=5mL，所以c（NaOH）=2.5mol/L，
故答案为：44.8；2.5．
点评：本题考查混合物的计算，难度中等，注意从图象分析反应发生的情况，关键是根据图象判断溶液溶质的成分．