Question

【题目】有50mLNaOH溶液，向其中逐渐通入一定量的CO2，随后取此溶液10mL将其稀释到100mL，并向此稀释后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的HCl溶液，产生的CO2气体体积（标况）与所加入的盐酸的体积之间的关系如下图所示：

试分析NaOH在吸收CO2气体后，在甲、乙两种情况下，所得溶液中存在的溶质是什么？其物质的量之比是多少？__________产生的CO2气体体积（标况）是多少？____________

Answer 1

【答案】NaOH、Na2CO3 1:1；Na2CO3、NaHCO3 1:1; 56mL；112mL

【解析】

当生成CO2气体时，发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。

（1）（甲）中生成CO2气体至最大，消耗HCl为25mL，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，将CO32－转化为HCO3－应消耗HCl为25mL，而图象中开始生成CO2气体时消耗HCl体积为50mL，说明该阶段还发生反应NaOH+HCl=NaCl+H2O，溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，中和NaOH消耗HCl的体积为50mL-25mL=25mL，根据反应消耗盐酸的体积计算NaOH、Na2CO3的物质的量之比；

（乙）中生成CO2气体至最大，消耗HCl为50mL，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，将CO32－转化为HCO3－应消耗HCl为50mL，而图象中开始生成CO2气体时消耗HCl体积为25mL，说明该阶段只发生Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，且二氧化碳与NaOH反应后溶液中含NaHCO3、Na2CO3，根据反应消耗盐酸的体积计算NaHCO3、Na2CO3的物质的量之比；

（2）根据碳元素守恒可知，（甲）中从50mL～75mL消耗25mL盐酸时生成的二氧化碳，而（乙）中从25mL～75mL消耗50mL盐酸时生成的二氧化碳，根据方程式进而计算生成二氧化碳的体积。

（1）（甲）中生成CO2气体至最大，消耗HCl为25mL，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，将CO32－转化为HCO3－应消耗HCl为25mL，而图象中开始生成CO2气体时消耗HCl体积为50mL，说明该阶段还发生反应NaOH+HCl=NaCl+H2O，溶液中溶质为NaOH、Na2CO3，中和NaOH消耗HCl的体积为50mL-25mL=25mL，由方程式可知NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比等于两个过程分别消耗盐酸的体积之比，故NaOH、Na2CO3的物质的量之比=25mL：25mL=1：1；（乙）中生成CO2气体至最大，消耗HCl为50mL，若二氧化碳与NaOH反应后溶液中不含NaHCO3，由Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知，将CO32－转化为HCO3－应消耗HCl为50mL，而图象中开始生成CO2气体时消耗HCl体积为25mL，说明该阶段只发生Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，且二氧化碳与NaOH反应后溶液中含NaHCO3、Na2CO3， Na2CO3转化为NaHCO3消耗盐酸体积为25mL，则原溶液中NaHCO3消耗盐酸体积50mL-25mL=25mol，故NaHCO3、Na2CO3的物质的量之比=25mL：25mL=1：1，故答案为：NaOH、Na2CO3，1：1；NaHCO3、Na2CO3，1：1；

（2）根据碳元素守恒可知，（甲）中从50mL～75mL消耗25mL盐酸时生成的二氧化碳，该阶段生成二氧化碳为0.025L×0.1mol·L－1=0.0025mol，体积为0.0025mol×22.4L·mol－1=0.056L=56mL，而（乙）中从25mL～75mL消耗50mL盐酸时生成的二氧化碳，该阶段生成二氧化碳为0.05L×0.1mol·L－1=0.005mol，体积为0.005mol×22.4L·mol－1=0.112L=112mL，故答案为：56；112。