Question

19．取等物质的量浓度的NaOH溶液两份，每份50mL．向其中分别通入一定量的CO₂气体，随后各取溶液10mL，并分别加水稀释到100mL．分别向稀溶液后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，产生CO₂气体的体积（标准状况）与所加入的盐酸的体积之间的关系如下图（a）（b）所示．回答下列问题：

（1）在（a）情况下，溶质为（写化学式）NaOH、Na₂CO₃，其物质的量之比是1：1，标准状况下CO₂气体的体积为0.056L．
（2）在（b）情况下，溶质为（写化学式）NaHCO₃、Na₂CO₃，标准状况下CO₂气体的体积为0.112L，原NaOH溶液的物质的量浓度为0.75mol/L．

Answer 1

分析 当生成CO₂气体时，发生反应NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
（1）（a）中生成CO₂气体至最大，消耗HCl为25mL，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，将CO₃^2-转化为HCO₃^-应消耗HCl为25mL，而图象中开始生成CO₂气体时消耗HCl体积为50mL，说明该阶段还发生反应NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶质为NaOH、Na₂CO₃，中和NaOH消耗HCl的体积为50mL-25mL=25mL，根据反应消耗盐酸的体积计算NaOH、Na₂CO₃的物质的量之比；
（2）（b）中生成CO₂气体至最大，消耗HCl为50mL，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，将CO₃^2-转化为HCO₃^-应消耗HCl为50mL，而图象中开始生成CO₂气体时消耗HCl体积为25mL，说明该阶段只发生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳与NaOH反应后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃．加入75mL盐酸时，溶液中溶质都恰好完全反应，此时溶液为NaCl溶液，根据守恒可知10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），进而计算原氢氧化钠溶液的浓度．

解答 解：当生成CO₂气体时，发生反应NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑，
（1）（a）中生成CO₂气体至最大，消耗HCl为25mL，所以产生标准状况下CO₂气体的体积为0.1mol/L×0.025L×22.4L/mol=0.056L，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，将CO₃^2-转化为HCO₃^-应消耗HCl为25mL，而图象中开始生成CO₂气体时消耗HCl体积为50mL，说明该阶段还发生反应NaOH+HCl=NaCl+H₂O，溶液中溶质为NaOH、Na₂CO₃，中和NaOH消耗HCl的体积为50mL-25mL=25mL，由方程式可知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，故NaOH、Na₂CO₃的物质的量之比为25mL：25mL=1：1，
故答案为：NaOH、Na₂CO₃；1：1；0.056L；
（2）（b）中生成CO₂气体至最大，消耗HCl为50mL，所以产生标准状况下CO₂气体的体积为0.1mol/L×0.05L×22.4L/mol=0.112L，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO₃，由Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl可知，将CO₃^2-转化为HCO₃^-应消耗HCl为50mL，而图象中开始生成CO₂气体时消耗HCl体积为25mL，说明该阶段只发生Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且二氧化碳与NaOH反应后溶液中含NaHCO₃、Na₂CO₃，加入75mL盐酸时，溶液中溶质都恰好完全反应，此时溶液为NaCl溶液，根据守恒可知10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075L×0.1mol/L=0.0075mol，故原氢氧化钠溶液的浓度=$\frac{0.0075mol}{0.01L}$=0.75mol/L，
故答案为：NaHCO₃、Na₂CO₃；0.112L；0.75mol/L．

点评 本题考查混合物的计算，题目难度较大，根据消耗盐酸的体积分析图象中各阶段发生的反应是关键．