Question

2．实验室有甲、乙两瓶无色溶液，其中一瓶是稀盐酸，另一瓶是碳酸钠溶液．为测定甲、乙两瓶溶液的成分及物质的量浓度，进行以下实验：
①量取25.00mL甲溶液，缓慢滴入乙溶液15.00mL，共收集到224mL（标准状况）气体
②量取15.00mL乙溶液，缓慢滴入甲溶液25.00mL，共收集到112mL（标准状况）气体．
（1）有上述实验可判断出甲瓶中是HCl溶液，乙瓶中是Na₂CO₃溶液；
（2）写出实验②中所发生反应的离子方程式：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）求甲、乙两瓶溶液的物质的量浓度，写出计算过程．

Answer 1

分析 若将Na₂CO₃溶液滴入盐酸溶液，则盐酸相对过量，所有CO₃^2-都会转化为CO₂，反应反应为CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；反之，将盐酸溶液滴入Na₂CO₃溶液，则盐酸相对不足，前一部分盐酸将CO₃^2-先转化为HCO₃^-，反应为CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，碳酸根离子完全反应后，剩余的一部分盐酸使HCO₃^-转化为CO₂，其反应为HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，因为两次所得CO₂ 体积不同，说明15mLNa₂CO₃相对于25mL盐酸来说过剩，所以乙是碳酸钠，甲是盐酸，结合反应的离子方程式计算．

解答 解：（1）当向盐酸中加入Na₂CO₃溶液时，发生反应2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，盐酸完全反应后，再加入的Na₂CO₃不再放出CO₂；向Na₂CO₃溶液中加入盐酸时，先发生反应CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，当所有CO₃^2-均转化为HCO₃^-时，再发生反应HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，由实验①②中数据可知等量的甲与等量的乙反应，实验①产生的CO₂气体多，说明甲为HCl、乙为Na₂CO₃，
故答案为：HCl；Na₂CO₃；
（2）②实验中所发生反应的离子方程式为CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，
故答案为：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）量取20mL甲溶液，向其中缓慢滴加乙溶液25mL，共收集到二氧化碳112mL，n（CO₂）=0.005mol，2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl完全反应，Na₂CO₃剩余，n（HCl）=2n（CO₂）=2×0.005mol=0.01 mol，c（HCl）=$\frac{0.01mol}{0.02L}$=0.5mol/L，
取25mL乙溶液，向其中缓慢滴入甲溶液20mL，共收集到56mL（标准状况）气体，HCl与Na₂CO₃均完全反应，Na₂CO₃先生成NaHCO₃，部分NaHCO₃ 转化为CO₂：n（CO₂）=0.0025mol；HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，在②中，产气0.0025mol，说明第二反应盐酸用去0.0025mol，参与第一反应的就是0.0075mol，那么碳酸钠的量就是0.0075mol，c（Na₂CO₃）=$\frac{0.0075mol}{0.025L}$=0.3mol/L，
答：甲溶液的物质的量浓度为0.5mol/L；乙溶液的物质的量浓度为0.3mol/L．

点评 本题考查了物质的检验和有关化学方程式的计算，明确碳酸钠与盐酸反应的分步进行是解题关键，注意滴加顺序不同的本质是反应物量不同导致反应不同，题目难度中等．