Question

8．向100mL 3mol/L的NaOH溶液中通入CO₂气体后得到溶液M，因CO₂通入的量不同，溶液M的组成也不同，若向M中逐滴加入1mol/L盐酸，产生的气体体积V（CO₂）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系如图所示．
（1）若OB=0，则形成溶液M所发生反应的离子方程式为OH^-+CO₂=HCO₃^-
（2）若OB＞BC，则溶液M中存在的溶质为Na₂CO₃、NaOH
（3）若OB=BC，①则溶液M为Na₂CO₃溶液，请写出O-B段所发生反应的离子方程式CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-
②若OB=BC=150mL，则C点产生的CO₂在标准状况下的体积为3360mL
（4）若BC=3OB，则溶液M中c（Na₂CO₃）：c（NaHCO₃）=1：2．

Answer 1

分析 CO₂与NaOH反应为①CO₂+NaOH=NaHCO₃，②CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
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；
向M中逐滴加入盐酸，根据溶液M中溶质不同，通过反应过程判断．

解答 解：由分析可知向NaOH溶液中通入CO₂气体后得溶液M中溶质情况有：
（1）当含有两种溶质时，
①若溶质为Na₂CO₃、NaOH时，不能立即产生气体，滴加盐酸先中和氢氧化钠，然后与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸发生反应生成二氧化碳，且与碳酸钠反应生成碳酸氢钠消耗盐酸体积同碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳所消耗的盐酸体积相等，产生的气体体积V（CO₂）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系为；
②若为NaHCO₃、Na₂CO₃，不能立即产生气体，滴加盐酸先与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸发生反应生成二氧化碳，且与碳酸钠反应生成碳酸氢钠消耗盐酸体积小于与碳酸氢钠反应生成二氧化碳所消耗的盐酸体积，产生的气体体积V（CO₂）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系为；
（2）若只有一种溶质时，
①当溶质为Na₂CO₃时，不能立即产生气体，滴加盐酸先与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸发生反应生成二氧化碳，且与碳酸钠反应生成碳酸氢钠消耗盐酸体积等于与碳酸氢钠反应生成二氧化碳所消耗的盐酸体积，产生的气体体积V（CO₂）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系为；
②当溶质为NaHCO₃时，滴加盐酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，立即产生气体，产生的气体体积V（CO₂）与加入盐酸的体积V（HCl）的关系为．

（1）若OB=0，滴加盐酸就能产生气体，所以发生的反应为NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，则M的溶质为NaHCO₃，形成溶液M所发生反应的离子方程式为OH^-+CO₂=HCO₃^-，
故答案为：OH^-+CO₂=HCO₃^-；
（2）若OB＞BC，由分析可知溶液M为Na₂CO₃、NaOH，
故答案为：Na₂CO₃和NaOH；
（3）①若OB=BC，M溶质为Na₂CO₃，滴加盐酸先与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸发生反应生成二氧化碳，且与碳酸钠反应生成碳酸氢钠消耗盐酸体积等于与碳酸氢钠反应生成二氧化碳所消耗的盐酸体积，则O-B段所发生反应的离子方程式CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
故答案为：Na₂CO₃；CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
②若OB=BC=150mL，M溶质为Na₂CO₃，滴加盐酸先与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠再与盐酸发生反应生成二氧化碳，则O-B段所发生反应的离子方程式CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，已知n（HCl）=cV=1mol/L×0.15L=0.15mol，则产生的CO₂为0.15mol，标准状况下的体积为3360mL；
故答案为：3360；
（4）若BC=3OB，则溶质为NaHCO₃、Na₂CO₃，滴加盐酸先与碳酸钠反应生成碳酸氢钠，发生CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，消耗盐酸为nmol，碳酸氢钠再与盐酸发生反应生成二氧化碳，发生H⁺+HCO₃^-=CO₂↑+H₂O，消耗的盐酸为3nmol，则Na₂CO₃为nmol，由Na₂CO₃生成的碳酸氢钠为nmol，所以原溶液中NaHCO₃为2nmol，所以
溶液M中c（Na₂CO₃）：c（NaHCO₃）=1：2，
故答案为：1：2．

点评 本题考查混合物的有关计算，题目难度中等，关键判断溶液可能的溶质，分情况讨论，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．