Question

实验室有甲、乙两瓶丢失标签的无色溶液，其中一瓶是盐酸，另一瓶是碳酸钠溶液．为确定甲、乙两瓶溶液的成分及其物质的量浓度，现操作如下：
①量取25.00mL甲溶液，向其中缓慢滴加乙溶液15.00mL，共收集到二氧化碳气体224mL．
②另取15.00mL乙溶液，向其中缓慢滴加甲溶液25.00mL，共收集到二氧化碳气体112mL．
上述气体体积均已换算为标准状况，则根据上述操述及实验数据填空：
（1）写出操作①所涉及反应的离子方程式______；
（2）甲溶液的物质的量浓度为______，乙溶液的物质的量浓度为______；（二氧化碳在溶液中的少量溶解忽略不计）
（3）将n mL的甲溶液与等体积的乙溶液按各种可能的方式混合，产生的气体体积为V mL（标准状况），则V的取值范围为______．

Answer 1

解：（1）若将Na₂CO₃溶液滴入盐酸溶液，则盐酸相对过量，所有CO₃^2-都会转化为CO₂；反之，将盐酸溶液滴入Na₂CO₃溶液，则盐酸相对不足，前一部分盐酸将CO₃^2-先转化为HCO₃^-，后一部分盐酸使之转化为CO₂，因为两次所得CO₂ 体积不同，说明15mLNa₂CO₃相对于25mL盐酸来说过剩，所以乙是碳酸钠，甲是盐酸，盐酸中加入碳酸钠发生的反应为：CO₃^2-+2H⁺═CO₂+H₂O；
，故答案为：CO₃^2-+2H⁺═CO₂+H₂O；
（2）①量取25.00mL甲溶液，向其中缓慢滴加乙溶液15.00mL，共收集到二氧化碳224mL，n（CO₂）=0.01mol，2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，HCl完全反应，Na₂CO₃剩余，n（HCl）=2n（CO₂）=2×0.01mol=0.02 mol，c（HCl）==0.80mol/L；
②另取15.00mL乙溶液，向其中缓慢滴加甲溶液25.00mL，共收集到二氧化碳112mL，HCl与Na₂CO₃均完全反应，Na₂CO₃先生成NaHCO₃，部分NaHCO₃ 转化为CO₂：n（CO₂）=0.005mol；HCl+Na₂CO₃=NaHCO₃+NaCl，HCl+NaHCO₃=NaCl+H₂O+CO₂↑，n（HCl）=n（CO₂）+n（NaHCO₃）=0.005+n（NaHCO₃）=0.02，n（Na₂CO₃）=n（NaHCO₃）=0.02mol-0.005mol=0.015mol，
c（Na₂CO₃）==1.00mol/L，故答案为：0.80mol/L；1.0mol/L；
（3）将n mL的甲溶液与等体积的乙溶液按各种可能的方式混合，发生反应：2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+H₂O+CO₂↑，
n（CO₂）=n（HCl）=c（HCl）×=mol，V（CO₂）=mol×22.4L/mol=0.00896nL=8.96nmL，
当盐酸少量时，不会产生二氧化碳，所以V=0，故答案为：0＜V＜8.96n．
分析：（1）根据实验①和②来所产生二氧化碳的量以及物质的用量情况来确定所滴加的物质，进而书写离子方程式；
（2）根据已知实验①和②的化学方程式进行计算即可；
（3）采用极限假设法进行计算，确定二氧化碳的体积范围．
点评：本题是一道物质检验方案的综合计算题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性较强，难度大．