Question

【題目】取等物質的量濃度的NaOH溶液兩份A和B，每份100 mL，分別向A、B中通入不等量的CO2，再繼續向兩溶液中逐滴加入0.1 mol·L－1的鹽酸，標準狀況下產生的CO2的體積與所加鹽酸體積之間的關系如圖所示，試回答下列問題：

（1）原NaOH溶液的物質的量濃度為________。

（2）曲線A表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加鹽酸后產生CO2氣體體積(標準狀況)的最大值為________ L。

（3）曲線A表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶質成分是________________，其物質的量之比為________。

（4）曲線B表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶質成分是________________，其物質的量之比為________。

Answer 1

【答案】 0.075 mol·L－1 0.0336 NaOH、Na2CO3 3∶1 Na2CO3、NaHCO3　 1∶1

【解析】（1）加入75mL鹽酸時二氧化碳的體積達最大，此時溶液為氯化鈉溶液。根據氯離子、鈉離子守恒，所以n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075ml×0.1mol/L=0.0075mol，所以c（NaOH）==0.075mol/L；（2）CO2與NaOH反應為①CO2+NaOH=NaHCO3，②CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，當n（CO2）：n（NaOH）≥1，反應按①進行，n（CO2）：n（NaOH）=1時，CO2、NaOH恰好反應生成NaHCO3；n（CO2）：n（NaOH）>1時，生成生成NaHCO3，CO2有剩余；當＜n（CO2）：n（NaOH）＜1，反應按①②進行，CO2、NaOH反應，無剩余，生成物為NaHCO3、Na2CO3；當n（CO2）：n（NaOH）≤，反應按②進行，等于，時，CO2、NaOH恰好反應生成Na2CO3；小于時，生成Na2CO3，NaOH有剩余；由曲線A可知從60ml到75ml為碳酸氫鈉與鹽酸反應，反應方程式為NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（NaHCO3）=n（HCl）=（0.075-0.06）L×0.1mol/L=1.5×10-3mol，根據C原子守恒，所以n（CO2）=n（NaHCO3）=1.5×10-3mol，由（1）可知，n（NaOH）=0.0075mol，所以n（CO2）：n（NaOH）=1.5×10-3mol：0.0075mol=1：5，小于1：2，所以反應按②進行，NaOH有剩余，溶液中溶質為Na2CO3和NaOH。

(2)根據C原子守恒，所以n（Na2CO3）=n（CO2）=1.5×10-3mol，V（CO2）=1.5×10-3mol×22.4L/mol=0.0336L；

(3)再根據鈉離子守恒，得溶液中氫氧化鈉的物質的量為0.0075mol-1.5×10-3mol×2=0.0045mol，所以溶液中NaOH與Na2CO3的物質的量之比為0.0045mol：1.5×10-3mol=3：1；

（4）由曲線B可知從25ml到75ml為碳酸氫鈉與鹽酸反應生成二氧化碳，反應方程式為NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，所以n（NaHCO3）=n（HCl）=（0.075ml-0.025ml）×0.1mol/L=0.005mol，由（1）可知，n（NaOH）=0.0075mol，所以n（CO2）：n（NaOH）=0.005mol：0.0075mol=2：3，大于1：2，小于1，所以反應按①②進行，CO2、NaOH反應，無剩余，生成物為NaHCO3、Na2CO3；根據鈉原子守恒，所以n（Na2CO3）+ n（NaHCO3）=0.0075mol，而n（NaHCO3）=0.005mol，則 n（Na2CO3）=0.005mol，故Na2CO3、NaHCO3物質的量之比為1：1。