Question

2．Na₂CO₃与稀盐酸反应在逐滴加入时可分两步进行：
Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl      
NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑
已知在100mLNaOH与Na₂CO₃的混合液中Na⁺浓度为4.4mol•L^-1，加入120mL 2.0mol•L^-1的稀盐酸，测得溶液中CO₃^2-和HCO₃^-的物质的量之比为2：1，计算：
（1）原混合液中NaOH和Na₂CO₃的物质的量浓度．
（2）若用甲基橙作指示剂，在滴定时尚需再加多少毫升盐酸，才能使甲基橙变色？
（3）若反应完全时，溶液中H₂CO₃的浓度为0.04mol•L^-1且溶液体积假定不变，可得CO₂气体多少升？（标况）（精确到0.1L，设溶液可近似加和）

Answer 1

分析 （1）反应后的溶液中存在碳酸根离子，则碳酸钠与盐酸反应没有生成二氧化碳气体，CO₃^2-和HCO₃^-的物质的量之和等于原溶液中碳酸钠的物质的量；设出原溶液中碳酸钠、碳酸氢钠的物质的量分别为x、y，根据反应后的溶液中CO₃^2-和HCO₃^-的物质的量之比为2：1可知反应生成碳酸氢钠的物质的量为$\frac{1}{3}$y，然后分别根据钠离子守恒、消耗氯化氢的总物质的量列式计算，最后根据c=$\frac{n}{V}$计算出原溶液中氢氧化钠、碳酸钠的浓度；
（2）当完全反应得到NaCl溶液时甲基橙变色，根据钠离子和氯离子物质的量相等列式计算；
（3）根据碳原子守恒，若反应完全时n（CO₂）=n（Na₂CO₃）-n（H₂CO₃），带入V=n•V_m计算体积．

解答 解：（1）设原混合液中NaOH和Na₂CO₃的物质的量分别为x和y则：
NaOH+HCl═NaCl+H₂O
 x          x
Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl
 $\frac{y}{3}$          $\frac{y}{3}$       
     
$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=4.4mol•{L}^{-1}×0.1L}\\{x+\frac{y}{3}=2.0mol•{L}^{-1}×0.12L}\end{array}\right.$
解得x=0.2mol，y=0.12mol，
c（NaOH）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L，
c（Na₂CO₃）=$\frac{0.12mol}{0.1L}$=1.2mol/L，
答：原混合液中NaOH和Na₂CO₃的物质的量浓度分别为2mol/L、1.2mol/L；
（2）4.4 mol•L^-1×0.1L=2 mol•L^-1V（盐酸）+0.120L×2 mol•L^-1，
解得V（盐酸）=100mL，
答：若用甲基橙作指示剂，在滴定时尚需再加100ml升盐酸，才能使甲基橙变色；
（3）根据碳原子守恒，若反应完全时n（CO₂）=n（Na₂CO₃）-n（H₂CO₃）=0.12mol-0.04 mol•L^-1×0.32L=0.107mol，
V（CO₂）=0.107mol×22.4L/mol=2.4L，
答：若反应完全时，溶液中H₂CO₃的浓度为0.04mol•L^-1且溶液体积假定不变，可得CO₂气体2.4升．

点评 本题考查了混合物反应的有关计算，题目难度中等，明确反应的先后顺序及反应产物为解答关键，注意质量守恒在化学计算中的应用方法，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学计算能力．