Question

【題目】有50mLNaOH溶液，向其中逐漸通入一定量的CO2，隨后取此溶液10mL將其稀釋到100mL，并向此稀釋后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液，產生的CO2氣體體積（標況）與所加入的鹽酸的體積之間的關系如下圖所示：

試分析NaOH在吸收CO2氣體后，在甲、乙兩種情況下，所得溶液中存在的溶質是什么？其物質的量之比是多少？__________產生的CO2氣體體積（標況）是多少？____________

Answer 1

【答案】NaOH、Na2CO3 1:1；Na2CO3、NaHCO3 1:1; 56mL；112mL

【解析】

當生成CO2氣體時，發生反應NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

（1）（甲）中生成CO2氣體至最大，消耗HCl為25mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，將CO32－轉化為HCO3－應消耗HCl為25mL，而圖象中開始生成CO2氣體時消耗HCl體積為50mL，說明該階段還發生反應NaOH+HCl=NaCl+H2O，溶液中溶質為NaOH、Na2CO3，中和NaOH消耗HCl的體積為50mL-25mL=25mL，根據反應消耗鹽酸的體積計算NaOH、Na2CO3的物質的量之比；

（乙）中生成CO2氣體至最大，消耗HCl為50mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，將CO32－轉化為HCO3－應消耗HCl為50mL，而圖象中開始生成CO2氣體時消耗HCl體積為25mL，說明該階段只發生Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO3、Na2CO3，根據反應消耗鹽酸的體積計算NaHCO3、Na2CO3的物質的量之比；

（2）根據碳元素守恒可知，（甲）中從50mL～75mL消耗25mL鹽酸時生成的二氧化碳，而（乙）中從25mL～75mL消耗50mL鹽酸時生成的二氧化碳，根據方程式進而計算生成二氧化碳的體積。

（1）（甲）中生成CO2氣體至最大，消耗HCl為25mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，將CO32－轉化為HCO3－應消耗HCl為25mL，而圖象中開始生成CO2氣體時消耗HCl體積為50mL，說明該階段還發生反應NaOH+HCl=NaCl+H2O，溶液中溶質為NaOH、Na2CO3，中和NaOH消耗HCl的體積為50mL-25mL=25mL，由方程式可知NaHCO3和Na2CO3的物質的量之比等于兩個過程分別消耗鹽酸的體積之比，故NaOH、Na2CO3的物質的量之比=25mL：25mL=1：1；（乙）中生成CO2氣體至最大，消耗HCl為50mL，若二氧化碳與NaOH反應后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，將CO32－轉化為HCO3－應消耗HCl為50mL，而圖象中開始生成CO2氣體時消耗HCl體積為25mL，說明該階段只發生Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，且二氧化碳與NaOH反應后溶液中含NaHCO3、Na2CO3， Na2CO3轉化為NaHCO3消耗鹽酸體積為25mL，則原溶液中NaHCO3消耗鹽酸體積50mL-25mL=25mol，故NaHCO3、Na2CO3的物質的量之比=25mL：25mL=1：1，故答案為：NaOH、Na2CO3，1：1；NaHCO3、Na2CO3，1：1；

（2）根據碳元素守恒可知，（甲）中從50mL～75mL消耗25mL鹽酸時生成的二氧化碳，該階段生成二氧化碳為0.025L×0.1mol·L－1=0.0025mol，體積為0.0025mol×22.4L·mol－1=0.056L=56mL，而（乙）中從25mL～75mL消耗50mL鹽酸時生成的二氧化碳，該階段生成二氧化碳為0.05L×0.1mol·L－1=0.005mol，體積為0.005mol×22.4L·mol－1=0.112L=112mL，故答案為：56；112。