Question

取等物质量浓度的NaOH 溶液两份甲和乙各100mL，分别向甲、乙中通入不等量的CO₂，然后向两溶液中逐滴加入2mol/L的盐酸，标准状况下产生的CO₂气体体积与所加盐酸溶液的体积之间关系如图所示，试回答下列问题：
（1）NaOH溶液的物质的量浓度为______．
（2）在甲溶液中通入CO₂后，所得溶液中的溶质成分是______（填化学式）．其物质的量之比为______．
（3）由曲线乙可知，乙 NaOH溶液中通入CO₂后，所得溶液加盐酸后产生CO₂气体体积（标准状况）的最大值为______mL．
（4）100mL上述浓度的NaOH溶液中通入CO₂，其Na₂CO₃ 的含量y（单位mol）与所通入的CO₂体积x（单位mL）的关系式是____________．

Answer

（1）氢氧化钠和碳酸钠的混合物中，根据消耗盐酸的量确定碳酸钠的量，碳酸钠是由氢氧化钠和二氧化碳生成的，进而确定反应掉的氢氧化钠的量，加上剩余量即为总量，根据公式：c=确定浓度；
（2）甲图象开始不放气体，并且甲释放出的CO2更多，因为甲之前吸收的CO2就比乙多，假设组成法进行计算确定甲的组成以及相关的量的多少；
（3）根据原子守恒的思想，当Na2CO3中的碳全部转化为二氧化碳时，CO2的量最多；
（4）通入的CO2体积x的多少不一样，所发生的反应情况不同，则产生的碳酸钠的多少也不相同．
【解析】
根据图示信息可知道：甲释放出的CO2更多，因为甲之前吸收的CO2就比乙多，并且甲和乙开始没有CO2生成，消耗的盐酸量乙比甲多，如果甲中含有碳酸钠和氢氧化钠，一开始盐酸先要和氢氧化钠反应，设溶液中有xmol氢氧化钠和ymol碳酸钠，前20ml盐酸要将xmol氢氧化钠中和，再将ymol碳酸钠转化为碳酸氢钠，后60ml盐酸将碳酸氢钠转化为CO2，所以x+y=2mol/l×20×10-3l=0.04mol，2y=2mol/l×60×10-3l=0.12，y=0.06mol，这个方程组没有正数解，说明溶液的组成为氢氧化钠和碳酸钠不成立；如果甲中含有碳酸氢钠和碳酸钠，一开始盐酸先要和碳酸钠反应生成碳酸氢钠．因此前20ml盐酸就是和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，后60ml盐酸将所有碳酸氢钠都转化为氯化钠和CO2，
（1）反应的整个过程：氢氧化钠和二氧化碳反应后，用盐酸将产物消耗，放出二氧化碳，实质相当于用氢氧化钠去中和所有的盐酸，所以氢氧化钠的物质的量和盐酸的相等，从图中看出，消耗盐酸的量n=2mol/L×0.08L=0.16mol，c===1.6mol/l，故答案为：1.6mol/l；
（2）设甲溶液中有xmol碳酸氢钠和ymol碳酸钠，则y=2mol/l×20×10-3l=0.04mol，x+y=2mol/l×60×10-3，求解此方程，x=0.08mol，所以碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1：2，故答案为：1：2；
（3）根据乙图的反应，当碳酸钠和盐酸反应先生称碳酸氢钠，然后再将碳酸氢钠转化为二氧化碳时，气体的量最大，即发生反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，即Na2CO3～CO2，产生CO2气体体积（标准状况）的最大值为0.6mol，即0.6mol×22.4mol/l=1.344L=1344mL，故答案为：1344；
（4）100ml氢氧化钠溶液中含有溶质0.16mol，通入CO2后显然0.16mol氢氧化钠恰好和0.08molCO2反应生成碳酸钠，所以当通入CO2体积x小于等于0.08×22400ml时，即y=x/24000mol；
0.08mol氢氧化钠恰好和0.08molCO2反应生成碳酸氢钠，所以当通入CO2体积x大于等于0.08×22400ml时，y=0；
如果通入CO2的体积0.04×22400＜x＜0.08×22400ml时，此时CO2先和氢氧化钠生成碳酸钠．x/22400molCO2中有0.04molCO2和0.08mol氢氧化钠反应生成0.04mol碳酸钠，然后过量的x/22400-0.04molCO2再将部分碳酸钠转化为碳酸氢钠，显然此时余下的碳酸钠的量y=0.04-（x/22400-0.04），故答案为：
x的取值范围（mL） y（mol）与x 的关系式
0 mL＜x≤1792 mL y=x/22400mol
X≥3584 mL y=0 mol
3584mL＞x＞1792mL时 y=（3584-x）/22400 mol