Question

【题目】向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入0.2 mol/L的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。

(1)A-B段的离子反应方程式为__________________________。

(2)原NaOH溶液的浓度为__________mol/L。

(3)通入CO2在标准状况下的体积为_______mL。

(4)所得溶液的溶质成分是_______________，其物质的量之比为_________。

Answer 1

【答案】H++HCO3-=H2O+CO2↑ 0.2 mol/L 336ml Na2CO3和NaHCO3 1：2

【解析】

向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，可能发生的反应有：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O或NaOH+CO2═NaHCO3；AB段反应产生CO2气体，是由于发生反应NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，根据Na元素守恒，计算出溶液中NaOH的物质的量，结合c=，计算出NaOH的浓度；根据图像中发生反应NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，消耗盐酸的物质的量，可计算出CO2的体积；利用Na2CO3与盐酸反应分步进行，首先是Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，然后是NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，根据两步消耗盐酸的物质的量关系，结合图像中产生气体前后消耗HCl的体积多少判断溶液成分，并进一步计算各种成分的物质的量及其比值关系。

(1)A-B段发生反应为NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，其离子反应方程式为H++HCO3-=H2O+CO2↑；

(2)当产生气体达到最大值时，溶液为NaCl溶液，根据元素守恒，可得n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)= 0.2 mol/L×0.1L=0.02mol，由于NaOH溶液的体积为100 mL，所以该溶液的浓度为c(NaOH)=；

(3)由图像可知发生反应NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，消耗HCl体积为75mL，其物质的量是n(HCl)= 0.2 mol/L×0.075L=0.015mol，则n(CO2)= n(HCl)=0.015mol，V(CO2)= 0.015mol×22.4L/mol=0.336L=336mL；

(4) 向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，可能发生的反应有：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O或NaOH+CO2═NaHCO3；溶液的成分可能有四种情况，分别是NaOH和Na2CO3、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3。若是第一种情况，不产生气体消耗HCl体积大于产生气体消耗HCl的体积，与图像不符合；若是第二种情况，不产生气体消耗HCl体积等于产生气体消耗HCl的体积，与图像不符合；若是第四种情况，加入盐酸立刻产生气体，也与图像不符合；只有第三种情况，不产生气体消耗HCl体积小于产生气体消耗HCl的体积，与图像符合。假如该溶液中Na2CO3和NaHCO3的物质的量分别为x、y，则根据图像可知25mLHCl发生反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，n(Na2CO3)=n(HCl)=0.2mol/L×0.025L=0.005mol，75mL盐酸发生反应NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O，则n(NaHCO3)(总)= 0.2 mol/L×0.075L=0.015mol，其中有0.005mol Na2CO3与HCl反应产生，所以原溶液中含有NaHCO3的物质的量为0.015mol-0.005mol=0.010mol，故所得溶液中n(Na2CO3)：n(NaHCO3)=0.005mol：0.010mol=1：2。