Question

向兩份等量NaOH溶液中分別通入一定量的CO₂，分別得到甲和乙溶液，然后向甲溶液和乙溶液中分別逐滴加入某濃度的鹽酸，產生的CO₂氣體體積與所加入鹽酸的體積之間的關系如圖所示：
（1）當向NaOH溶液中通入CO₂氣體至過量的過程中，溶液中所含溶質的情況可能有

Na₂CO₃和NaOH

、

Na₂CO₃

、

Na₂CO₃和NaHCO₃

、

NaHCO₃

、

．

 （有幾種填幾種，可不填滿）
（2）據甲圖判斷溶質為

Na₂CO₃和NaOH

，物質的量之比為

1：1

．據乙圖判斷溶質為

Na₂CO₃和NaHCO₃

，物質的量之比為

1：1

．（要求寫計算過程）

Answer 1

分析：CO₂與NaOH溶液反應有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應后溶液中溶質的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
當將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時，Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當反應完全進行時，兩個過程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發生反應：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
根據反應的化學方程式結合消耗鹽酸的體積進行計算．

解答：解：（1）CO₂與NaOH溶液反應有如下兩種“邊界”情況：
CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O…①
CO₂+NaOH=NaHCO₃…②
故反應后溶液中溶質的成分可有如下可能：Na₂CO₃和NaOH、Na₂CO₃、Na₂CO₃和NaHCO₃、NaHCO₃；
故答案為：Na₂CO₃和NaOH；Na₂CO₃；Na₂CO₃和NaHCO₃；NaHCO₃；
（2）當將稀鹽酸逐滴滴到碳酸鈉溶液中時，Na₂CO₃跟鹽酸的反應是分步進行的：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl…③
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑…④
并且可以看出，當反應完全進行時，兩個過程消耗HCl的量相等．
若溶液中還有氫氧化鈉，則首先發生反應：NaOH+HCl=NaCl+H₂O…⑤
設反應產生CO₂ 之前消耗鹽酸的體積為V₁，從開始產生CO₂ 至反應結束消耗鹽酸的體積為V₂．
將各種反應的情況總結如下表：

溶液中溶質的成分	Na2CO3和NaOH	Na2CO3	Na2CO3和NaHCO3	NaHCO3	NaHCO3
向溶液中逐滴加入稀鹽酸發生的反應	依次是⑤③④	依次是③④	依次是③④	④	④
V1與V2的關系	V1＞V2	V1=V2	V1＜V2	V1=0，V2＞0	V1=0，V2＞0

分析題中的圖象：對于甲圖，V₁=50mL，V₂=75mL-50mL=25mL＜V₁，據此判斷溶液中溶質的成分是Na₂CO₃和NaOH．
根據上面⑤③④三個化學方程式可知，NaOH和Na₂CO₃的物質的量之比等于消耗鹽酸的體積之比，則
n（NaOH）：n（Na₂CO₃）=（50mL-25mL）：25mL=1：1．
對于乙圖，V₁=25mL，V₂=50mL．V₁＜V₂．溶液中溶質的成分是Na₂CO₃和NaHCO₃．
根據上面③④兩個反應的化學方程式可知：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：
n（NaHCO₃）：n（Na₂CO₃）=（75mL-25mL-25mL）：25mL=1：1．
故答案為：Na₂CO₃和NaOH；1：1；Na₂CO₃和NaHCO₃；1：1．

點評：本題考查混合物的計算，題目難度較大，注意從圖象分析反應可能的情況進行判斷和計算．