Question

14．向100mL 3mol/L的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO₂，充分反应得溶液X．在上述溶液X中，逐滴缓慢滴加1mol/L的盐酸，所得气体（不考虑溶解于水）的体积与所加盐酸的体积关系如图所示，求：
（1）放出的CO₂在标准状况下的体积
（2）溶液X的成分及物质的量之比．

Answer 1

分析 （1）加入盐酸200mL时开始生成气体，当加入盐酸300mL时不再产生气体，A→C段发生NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，而O→A段消耗的盐酸为A→B消耗的盐酸的二倍，应为NaOH和Na₂CO₃的混合物，都可与盐酸反应，据此写出反应的离子方程式；AB段碳酸氢根离子与氯化氢反应生成二氧化碳气体；根据AB段消耗氯化氢溶液的体积及氯化氢的浓度计算出生成二氧化碳的物质的量及标况下的体积；
（2）加入盐酸200mL时开始生成气体，当加入盐酸300mL时不再产生气体，A→C段发生NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，而O-A段消耗的盐酸为A→B的二倍，反应产物应为NaOH和Na₂CO₃的混合物，AB段碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体，反应的离子反应为：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，碳酸钠消耗盐酸的体积为100mL，则氢氧化钠消耗的盐酸体积也是100mL，即Na₂CO₃与NaOH的物质的量相等，由此分析解答．

解答 解：（1）加入盐酸200mL时开始生成气体，当加入盐酸300mL时不再产生气体，A→C段发生NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，而O-A段消耗的盐酸为A→B的二倍，反应产物应为NaOH和Na₂CO₃的混合物，二者都可与盐酸反应，反应的离子方程式分别为：OH^-+H⁺═H₂O、CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
AB段碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体，反应的离子反应为：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，碳酸钠消耗盐酸的体积为100mL，则氢氧化钠消耗的盐酸体积也是100mL，即Na₂CO₃与NaOH的物质的量相等，根据钠离子守恒，则碳酸钠的物质的量为：$\frac{1}{3}$×（3mol/L×0.1L）=0.1mol，根据碳原子守恒，反应生成二氧化碳的物质的量为0.1mol，标况下0.1mol二氧化碳的体积为：22.4L/mol×0.1mol=2.24L=2240mL，
答：放出的CO₂在标准状况下的体积2240mL；
（2）加入盐酸200mL时开始生成气体，当加入盐酸300mL时不再产生气体，A→C段发生NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，而O-A段消耗的盐酸为A→B的二倍，反应产物应为NaOH和Na₂CO₃的混合物，AB段碳酸氢根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体，反应的离子反应为：HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，碳酸钠消耗盐酸的体积为100mL，则氢氧化钠消耗的盐酸体积也是100mL，即Na₂CO₃与NaOH的物质的量相等，则碳酸钠的物质的量为：$\frac{1}{3}$×（3mol/L×0.1L）=0.1mol，答：成份是NaOH和Na₂CO₃；物质的量之比为1：1．

点评 本题考查混合物的计算，题目难度中等，注意从图象分析反应可能的情况进行判断和计算，本题关键是根据图象判断溶液溶质的成分，注意在计算过程中守恒思想的应用．