Question

4．取一定物质的量浓度的NaOH 溶液1 00mL，然后向其通入一定量的CO₂气体，得到溶液A，向A 中逐滴缓慢加入0.1mol/L的HCl溶液，产生的CO₂气体体积（标准状况）与所加HCl溶液的体积之间关系如图所示，下列有关说法不正确的是（　　）

• A． A溶液中溶质Na₂CO₃和NaHCO₃物质的量比为l：l
• B． A溶液中溶质NaOH和Na₂CO3物质的量比为l：l
• C． 原Na0H 溶液物质的量浓度为0.075mol/L
• D． 通入CO₂气体在标况下的体积为56mL

Answer 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
50mL～75mL发生的反应为HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，小于50mL，说明加入盐酸50mL前发生的反应分别为H⁺+OH^-=H₂O，
CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，结合反应的离子方程式和质量守恒的角度解答该题．

解答 解：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
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：
A、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）=（75mL-50mL）：25mL=1：1，故A错误；
B、溶液中溶质的成分是Na₂CO₃和NaOH，n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（75mL-50mL）：25mL=1：1，故B正确；
C、当加入盐酸75mL时，溶液溶质为NaCl，此时n（Na⁺）=n（HCl）=0.075mL×0.1mol/L=0.0075mol，所以n（NaOH）=0.0075mol，c（NaOH）=$\frac{0.0075mol}{0.1L}$=0.075mol/L，故C正确；
D、50mL～75mL发生的反应为HCO₃^-+H⁺=H₂O+CO₂↑，n（HCl）=0.025L×0.1mol/L=0.0025mol，则V（CO₂）=0.0025mol×22.4L/mol=0.056L=56mL，故D正确．
故选A．

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．