Question

向NaOH溶液中通入CO₂，得到的物质有多种可能，请完成下列假设，并回答后续问题．
假设1：Na₂CO₃和NaHCO₃
假设2：Na₂CO₃
假设3：

 

假设4：

 

若向上述反应后的溶液中加入1mol/L HCl．
（1）产生的气体如图1所示：则该溶液溶质的成分为

 

，其物质的量为

 

（2）产生的气体如图2所示：则该溶液溶质的成分是上述假设

 

（填1或2、3、4），其对应成分及物质的量为

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：图示题,计算题

分析：CO₂与NaOH反应为：①CO₂+NaOH=NaHCO₃，②CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
当n（CO₂）：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

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1，反应按①②进行，CO₂、NaOH反应，无剩余，生成物为NaHCO₃、Na₂CO₃；
当n（CO₂）：n（NaOH）≤

1

2

，反应按②进行，等于

1

2

时，CO₂、NaOH恰好反应生成Na₂CO₃；小于

1

2

时，生成Na₂CO₃，NaOH有剩余；
（1）由反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，可知碳酸钠转化为碳酸氢钠与碳酸氢钠完全反应消耗HCl相等，由图1可知，从200ml到400ml为碳酸氢钠与盐酸反应，前后两部分消耗盐酸相等，故溶质为碳酸钠，结合方程式计算其物质的量；
（2）图2中从100ml到400ml为碳酸氢钠与盐酸反应，前后两部分消耗盐酸体积之比为1：3＜1：1，故溶质为碳酸钠、碳酸氢钠，结合方程式计算其物质的量．

解答： 解：CO₂与NaOH反应为：①CO₂+NaOH=NaHCO₃，②CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
当n（CO₂）：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

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1，反应按①②进行，CO₂、NaOH反应，无剩余，生成物为NaHCO₃、Na₂CO₃；
当n（CO₂）：n（NaOH）≤

1

2

，反应按②进行，等于

1

2

时，CO₂、NaOH恰好反应生成Na₂CO₃；小于

1

2

时，生成Na₂CO₃，NaOH有剩余；
故答案为：Na₂CO₃，NaOH；NaHCO₃；
（1）由反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，可知碳酸钠转化为碳酸氢钠与碳酸氢钠完全反应消耗HCl相等，由图1可知，从200ml到400ml为碳酸氢钠与盐酸反应，前后两部分消耗盐酸相等，故溶质为Na₂CO₃，
200mL溶液中HCl的物质的量=0.2L×1mol/L=0.2mol，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，碳酸钠的物质的量=n（HCl）=0.2mol，
故答案为：Na₂CO₃；0.2mol；
（2）图2中从100ml到400ml为碳酸氢钠与盐酸反应，前后两部分消耗盐酸体积之比为1：3＜1：1，故溶质为碳酸钠、碳酸氢钠，为假设3，
100mL溶液中HCl的物质的量=0.1L×1mol/L=0.1mol，则：
  Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
0.1mol 0.1mol 0.1mol
故原溶液中n（Na₂CO₃）=0.1mol，
300mL溶液中HCl的物质的量=0.3L×1mol/L=0.3mol，
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
0.3mol 0.3mol
故原溶液中n（NaHCO₃）=0.3mol-0.1mol=0.2mol
故答案为：3；n（Na₂CO₃）=0.1mol、n（NaHCO₃）=0.2mol．

点评：本题考查混合物的有关计算，关键是清楚发生的反应根据图中盐酸的体积确定溶质，难度中等．