Question

19．常温下，Ba（OH）₂和NaOH混合溶液的pH=14，取该溶液100mL，持续通入CO₂，当通入的CO₂体积为0.56L时生成沉淀最多，试通过计算回答（气体体积均在标准状况下测得，设溶液体积在反应过程中不发生变化）：
（1）混合液中Ba（OH）₂和NaOH的物质的量浓度各是多少？
（2）当通入的CO₂总体积为2.24L时，溶液中各离子（除H⁺、OH^-外）的物质的量浓度各是多少？

Answer 1

分析 （1）混合溶液的pH=14，则c（OH^-）=1mol/L，CO₂通入0.56L时沉淀量最大，氢氧化钡恰好完全转化为碳酸钡，根据原子守恒则n[Ba（OH）₂]=n（BaCO₃）=n（CO₂），再根据溶液中n（OH^-）计算n（NaOH），根据c=$\frac{n}{V}$计算；
（2）100mL溶液中n（OH^-）=1mol/L×0.1L=0.1mol，二氧化碳物质的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，n（OH^-）：n（CO₂）=1：1，故CO₂与OH^-恰好发生反应OH^-+CO₂=HCO₃^-，最终恰好生成NaHCO₃、Ba（HCO₃）₂，溶液中钠离子、钡离子浓度不变，根据c=$\frac{n}{V}$计算HCO₃^-的浓度．

解答 解：（1）混合溶液的pH=14，则c（OH^-）=1mol/L，溶液中n（OH^-）=1mol/L×0.1L=0.1mol，
CO₂通入0.56L时沉淀量最大，氢氧化钡恰好完全转化为碳酸钡，根据原子守恒则n[Ba（OH）₂]=n（BaCO₃）=n（CO₂）=$\frac{0.56L}{22.4L/mol}$=0.025mol，故溶液中n（NaOH）=0.1mol-0.025mol×2=0.05mol，
故溶液中c[Ba（OH）₂]=$\frac{0.025mol}{0.1L}$=0.25mol/L，c（NaOH）=$\frac{0.05mol}{0.1L}$=0.5mol/L，
答：溶液中Ba（OH）₂的浓度为0.25mol/L，NaOH的物质的量浓度为0.5mol/L．
（2）100mL溶液中n（OH^-）=1mol/L×0.1L=0.1mol，二氧化碳物质的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，n（OH^-）：n（CO₂）=1：1，故CO₂与OH^-恰好发生反应OH^-+CO₂=HCO₃^-，最终恰好生成NaHCO₃、Ba（HCO₃）₂，
溶液中n（HCO₃^-）=n（CO₂）=0.1mol，c（HCO₃^-）=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L；溶液中钠离子、钡离子浓度不变，故c（Ba²⁺）=c[Ba（OH）₂]=0.25mol/L；c（Na⁺）=c（NaOH）=0.5mol/L，答：溶液中HCO₃^-为1mol/L；Ba²⁺为0.25mol/L；Na⁺为0.5mol/L．

点评 本题考查混合物的有关计算，难度中等，题目过程复杂、涉及反应较多，注意利用守恒思想进行的解答，（2）为易错点、难点，利用方程式比较麻烦，首先考虑二氧化碳与氢氧根离子的反应情况，再考虑碳酸根与钡离子反应情况．