Question

標況下，在100 mL 0.1mol?L^-1某NaOH溶液中通入一定量CO₂后，再向所得溶液中滴加某濃度的稀鹽酸，滴加鹽酸的體積與生成氣體的情況如圖所示．（假設生成的CO₂全部逸出）．求：
（1）該稀鹽酸物質的量濃度c（HCl）；
（2）滴加稀鹽酸至50mL時共產生氣體體積；
（3）滴加鹽酸前溶液中所含溶質的成分及各自的物質的量濃度．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）當向100mL 0.1mol/L的NaOH溶液中通入一定量的CO₂氣體后，可能發(fā)生的反應有：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O或NaOH+CO₂═NaHCO₃兩種可能的情況，通過圖象關系，當向溶液中加鹽酸的體積30mL時，無氣體出現，說明此段內發(fā)生了如下反應：NaOH+HCl=NaCl+H₂O或HCl+Na₂CO₃═NaHCO₃+NaCl；當加入50mL鹽酸時生成的二氧化碳達到最大量，反應結束，此時溶質為氯化鈉，可以根據氯原子、鈉原子守恒計算出消耗氯化氫的總物質的量，再根據c=

n

V

計算出該稀鹽酸的濃度；
（2）生成二氧化碳氣體的反應方程式為：NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl，根據圖象可知生成二氧化碳總共消耗該稀鹽酸20mL，根據n=cV計算出氯化氫的物質的量，再根據反應方程式計算出生成二氧化碳的物質的量，再根據V=nV_m計算出生成的標況下的二氧化碳的體積；
（3）反應生成二氧化碳氣體前可能發(fā)生的反應有：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，生成二氧化碳氣體的反應為：NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl，
根據圖象可知，反應生成二氧化碳氣體前消耗了30mL鹽酸，反應生成二氧化碳消耗了20mL鹽酸，說明氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應后的溶液中溶質為NaOH和Na₂CO₃，
根據生成二氧化碳的物質的量及碳原子守恒可以計算出碳酸鈉的物質的量，根據二者生成二氧化碳氣體前消耗氯化氫的物質的量可以計算出氫氧化鈉的物質的量，再根據c=

n

V

計算出二者的物質的量濃度．

解答： 解：（1）當向100mL 0.1mol/L的NaOH溶液中通入一定量的CO₂氣體后，可能發(fā)生的反應有：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O或NaOH+CO₂═NaHCO₃兩種可能的情況，通過圖象關系，當向溶液中加鹽酸的體積30mL時，無氣體出現，說明此段內發(fā)生了如下反應：NaOH+HCl=NaCl+H₂O或HCl+Na₂CO₃═NaHCO₃+NaCl；當加入50mL鹽酸時生成的二氧化碳達到最大量，反應結束，此時溶質為氯化鈉，
根據氯原子、鈉原子守恒可得：HCl～NaCl～NaOH，所以反應消耗鹽酸的物質的量為：n（HCl）=n（NaOH）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，該稀鹽酸的濃度為：c（HCl）=

0.01mol

0.05L

=0.2mol/L，
答：該稀鹽酸的物質的量濃度為0.2mol/L；
（2）生成二氧化碳氣體的反應為：NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl，根據圖象可知生成二氧化碳總共消耗該稀鹽酸體積為：（50-30）mL=20mL，消耗氯化氫的物質的量為：n（HCl）=0.2mol/L×0.02L=0.004mol，
根據反應NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl可知，生成二氧化碳的物質的量為0.004mol，
標況下0.004mol二氧化碳的體積為：22.4L/mol×0.004mol=89.6mL，
故答案為：生成標況下二氧化碳的體積為89.6mL；
（3）反應生成二氧化碳氣體前可能發(fā)生的反應有：Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl、NaOH+HCl=NaCl+H₂O，生成二氧化碳氣體的反應為：NaHCO₃+HCl═CO₂↑+NaCl，
根據圖象可知，反應生成二氧化碳氣體前消耗了30mL鹽酸，反應生成二氧化碳過程中消耗了20mL鹽酸，說明滴加鹽酸前溶液中所含溶質為NaOH和Na₂CO₃，
根據C原子守恒，碳酸鈉的物質的量為：n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=0.004mol，
0.004mol碳酸鈉發(fā)生反應Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl消耗氯化氫的物質的量為：0.004mol，
則NaOH消耗氯化氫的物質的量為：0.2mol/L×0.03L-0.004mol=0.002mol，根據反應NaOH+HCl=NaCl+H₂O可知，反應消耗的氫氧化鈉的物質的量為0.002mol，
則滴加鹽酸前溶液中所含溶質的成分為Na₂CO₃、NaOH，濃度分別為：c（Na₂CO₃）=

0.04mol

0.01L

=0.4mol/L，c（NaOH）=

0.002mol

0.01L

=0.2mol/L，
答：滴加鹽酸前溶液中所含溶質的成分為Na₂CO₃、NaOH，濃度分別為：c（Na₂CO₃）=0.4mol/L，c（NaOH）=0.2mol/L．

點評：本題考查了混合物反應的計算、根據化學方程式的計算，題目難度中等，正確分析圖象中曲線變化的含義為解答本題的關鍵，（3）為易錯點，根據生成二氧化碳前后消耗鹽酸的體積大小可以判斷滴加鹽酸前溶液的溶質成分，試題有利于提高學生的分析、理解能力及化學計算能力．