Question

3．浓度相同的NaOH溶液各100mL倒入A、B、C三个烧杯中，分别向三份溶液中通入不等量的CO₂，充分反应后，再向三份所得溶液中逐滴加入0.2mol/L的盐酸，产生CO₂的体积（标准状况下）与所加盐酸体积之间关系如图所示．下列判断正确的是（　　）

• A． 通入CO₂后，A烧杯中的溶质成分是Na₂CO₃
• B． B烧杯中通入的CO₂体积为448 mL
• C． 原NaOH溶液的浓度为0.2 mol/L
• D． 通入CO₂后，C烧杯中溶质成分的物质的量之比为n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=1：2

Answer 1

分析 A．若溶质只有Na₂CO₃，加入盐酸开始发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，然后发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，前后两阶段消耗盐酸体积之比为1：1，而实际消耗盐酸体积为50：（200-50）=1：3，故溶质为Na₂CO₃、NaHCO₃；
B．由图可知，曲线B中从100mL～200mL发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，根据消耗的盐酸计算生成二氧化碳的体积，根据碳原子守恒可知该反应生成的二氧化碳体积等于通入的二氧化碳的体积；
C．由图可知，加入200mLHCl时，产生二氧化碳的体积最大，说明此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子、钠离子守恒计算原溶液中氢氧化钠的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
D．曲线C中，前后两消耗盐酸体积之比为3：1，结合A的分析可知，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶质成分NaOH、Na₂CO₃，加入200mLHCl时，产生二氧化碳的体积最大，说明此时溶液中溶质为NaCl，根据碳原子守恒计算n（Na₂CO₃），根据钠离子守恒n（NaOH）．

解答 解：A．若溶质只有Na₂CO₃，加入盐酸开始发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，然后发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，前后两阶段消耗盐酸体积之比为1：1，而实际消耗盐酸体积为50：（200-50）=1：3，故溶质为Na₂CO₃、NaHCO₃，故A错误；
B．由图可知，曲线B中从100mL～150mL发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，生成二氧化碳最大时，该阶段消耗盐酸为200mL-100mL=100mL，由方程式可知n（CO₂）=n（HCl）=0.1L×0.2mol/L=0.02mol，V（CO₂）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，根据碳原子守恒可知该反应生成的二氧化碳体积等于通入的二氧化碳的体积，即通入的二氧化碳为448mL，故B正确；
C．由图可知，加入200mLHCl时，产生二氧化碳的体积最大，说明此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子、钠离子守恒可得n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.2L×0.2mol/L=0.04mol，故原溶液中氢氧化钠的物质的量浓度=$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，故C错误；
D．曲线C中，前后两消耗盐酸体积之比为3：1，结合A的分析可知，原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶质成分NaOH、Na₂CO₃，产生二氧化碳消耗盐酸为200mL-150mL=50mL，由方程式可知n（CO₂）=n（HCl）=0.05L×0.2mol/L=0.01mol，根据原子守恒可知n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.01mol，根据钠离子守恒n（NaOH）=0.04mol-2×0.01mol=0.02mol，故原NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液中的n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=0.02mol：0.01mol=2：1，故D错误，
故选：B．

点评 本题考查混合物的有关计算、化学反应图象等，难度中等，根据图中盐酸的体积判断产生二氧化碳前CO₂与NaOH反应过程是解题关键，注意守恒思想与方程式的运用．