Question

向两份等量NaOH溶液中分别通入一定量的CO₂，分别得到甲和乙溶液，然后向甲溶液和乙溶液中分别逐滴加入某浓度的盐酸，产生的CO₂气体体积与所加入盐酸的体积之间的关系如图所示：
（1）当向NaOH溶液中通入CO₂气体至过量的过程中，溶液中所含溶质的情况可能有______、______、______、______、______ （有几种填几种，可不填满）
（2）据甲图判断溶质为______，物质的量之比为______．据乙图判断溶质为______，物质的量之比为______．（要求写计算过程）

Answer 1

解：（1）CO₂与NaOH溶液反应有如下两种“边界”情况：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反应后溶液中溶质的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
故答案为：Na₂CO₃和NaOH；Na₂CO₃；Na₂CO₃和NaHCO₃；NaHCO₃；
（2）当将稀盐酸逐滴滴到碳酸钠溶液中时，Na₂CO₃跟盐酸的反应是分步进行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，当反应完全进行时，两个过程消耗HCl的量相等．
若溶液中还有氢氧化钠，则首先发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
设反应产生CO₂ 之前消耗盐酸的体积为V₁，从开始产生CO₂ 至反应结束消耗盐酸的体积为V₂．
将各种反应的情况总结如下表：

溶液中溶质的成分	Na2CO3和NaOH	Na2CO3	Na2CO3和NaHCO3	NaHCO3	NaHCO3
向溶液中逐滴加入稀盐酸发生的反应	依次是⑤③④	依次是③④	依次是③④	④	④
V1与V2的关系	V1＞V2	V1=V2	V1＜V2	V1=0，V2＞0	V1=0，V2＞0

分析题中的图象：对于甲图，V₁=50mL，V₂=75mL-50mL=25mL＜V₁，据此判断溶液中溶质的成分是Na₂CO₃和NaOH．
根据上面⑤③④三个化学方程式可知，NaOH和Na₂CO₃的物质的量之比等于消耗盐酸的体积之比，则
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（50mL-25mL）：25mL=1：1．
对于乙图，V₁=25mL，V₂=50mL．V₁＜V₂．溶液中溶质的成分是Na₂CO₃和NaHCO₃．
根据上面③④两个反应的化学方程式可知：NaHCO₃和Na₂CO₃的物质的量之比等于两个过程分别消耗盐酸的体积之比：
n（NaHCO₃）：n（Na₂CO₃）=（75mL-25mL-25mL）：25mL=1：1．
故答案为：Na₂CO₃和NaOH；1：1；Na₂CO₃和NaHCO₃；1：1．
分析：CO₂与NaOH溶液反应有如下两种“边界”情况：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反应后溶液中溶质的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
当将稀盐酸逐滴滴到碳酸钠溶液中时，Na₂CO₃跟盐酸的反应是分步进行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，当反应完全进行时，两个过程消耗HCl的量相等．
若溶液中还有氢氧化钠，则首先发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
根据反应的化学方程式结合消耗盐酸的体积进行计算．
点评：本题考查混合物的计算，题目难度较大，注意从图象分析反应可能的情况进行判断和计算．