高中化学二氧化碳与氢氧化钠反应产物剖析与试题.docx

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高中化学二氧化碳与氢氧化钠反应产物剖析与试题

1、取等物质的量浓度的NaOH溶液两份，每份50mL．向其中分别通入一定量的CO2气体，随后各取溶液10mL，并分别加水稀释到100mL．分别向稀溶液后的溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，产生CO2气体的体积（标准状况）与所加入的盐酸的体积之间的关系如图（a）（b）所示．回答下列问题：

（1）在（a）情况下，溶质为（写化学式）

NaOH、Na2CO3

，其物质的量之比是

1：

1

（2）在（b）情况下，溶质为（写化学式）

NaHCO3、Na2CO3

，标准状况下，通入CO2气体的体积为

0.56L

．

（3）原NaOH溶液中溶质的物质的量的浓度为

0.75mol/L

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

（1）（a）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；

（2）（b）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，根据碳元素守恒可知，从25mL～75mL消耗50mL盐酸时生成的二氧化碳为10mLNaOH溶液通入CO2气体的体积，进而计算50mLNaOH溶液中通入二氧化碳的体积；

（3）加入75mL盐酸时，溶液中溶质都恰好完全反应，此时溶液为NaCl溶液，根据守恒可知10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl），进而计算原氢氧化钠溶液的浓度．

解答：

解：

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

（1）（a）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，

故答案为：

NaOH、Na2CO3；1：

1；

（2）（b）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，

根据碳元素守恒可知，从25mL～75mL消耗50mL盐酸时生成的二氧化碳为10mLNaOH溶液通入CO2气体的体积，该阶段生成二氧化碳为0.05L×0.1mol/L=0.005mol，故50mLNaOH溶液中通入二氧化碳的体积=0.005mol/L×50ml

10ml

×22.4L/mol=0.56L，

故答案为：

NaHCO3、Na2CO3；0.56L；

（3）加入75mL盐酸时，溶液中溶质都恰好完全反应，此时溶液为NaCl溶液，根据守恒可知10mL溶液中n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.075L×0.1mol/L=0.0075mol，故原氢氧化钠溶液的浓度=0.0075mol

0.01L

=0.75mol/L，故答案为：

0.75mol/L．

2、（2011•崇明县二模）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

1.6mol/L

．

（2）在甲溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分是

Na2CO3、NaHCO3

（填化学式）．其物质的量之比为

1：

2

．

（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

1344

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

y=x/22400mol

y=（3584-x）/22400mol或y=0mol

．

考点：

化学方程式的有关计算．

专题：

守恒法．

分析：

（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=n

V

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．

解答：

解：

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=n

V

=0.16mol

0.1L

=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

0mL＜x≤1792mL

y=x/22400mol

X≥3584mL

y=0mol

3584mL＞x＞1792mL时

y=（3584-x）/22400mol

3、（2009•福州一模）取来两份等浓度的NaOH溶液A和B，每份10ml，分别向A、B中通入不等量的CO2，再继续向两溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，标准状况下产生的CO2气体体积与所加的盐酸溶液体积之间的关系如图所示，试回答下列问题：

（1）原NaOH溶液的物质的量浓度为

0.9mol/L

mol/L．

（2）曲线A表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质为（写

化学式）

NaOH、Na2CO3

；其物质的量之比为

4：

1

．

（3）曲线B表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加盐酸产生CO2

气体体积（标准状况）的最大值为

134.4

ml．

考点：

有关范围讨论题的计算；有关混合物反应的计算．

专题：

守恒法．

分析：

（1）加入90ml盐酸时二氧化碳的体积达最大，此时溶液为氯化钠溶液，根据氯离子、钠离子守恒，计算出氢氧化钠的物质的量，再根据物质的量浓度的定义计算；

（2）由曲线A可知从75ml到90ml为碳酸氢钠与盐酸反应，计算碳酸氢钠的物质的量，再结合氢氧化钠的物质的量判断二氧化碳与氢氧化钠发生的反应，据此计算；

（3）由曲线B可知从30ml到90ml为碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳，据此计算．

解答：

解：

（1）加入90ml盐酸时二氧化碳的体积达最大，此时溶液为氯化钠溶液．根据氯离子、钠离子守恒，

所以n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.09ml×0.1mol/L=0.009mol，

所以c（NaOH）=0.009mol

0.01L

=0.9mol/L，

故答案为：

0.9mol/L；

（2）CO2与NaOH反应为①CO2+NaOH=NaHCO3，②CO2+2NaOH=Na2CO3+H20，

当n（CO2）

n（NaOH）

≥1，反应按①进行，等于1时，CO2、NaOH恰好反应生成NaHCO3；大于1时，生成生成NaHCO3，CO2有剩余；．

当1

2

＜n（CO2）

n（NaOH）

＜1，反应按①②进行，CO2、NaOH反应，无剩余，生成物为NaHCO3、Na2CO3；

当n（CO2）

n（NaOH）

≤1

2

，反应按②进行，等于1

2

，时，CO2、NaOH恰好反应生成Na2CO3；小于1

2

时，生成Na2CO3，NaOH有剩余；

由曲线A可知从75ml到90ml为碳酸氢钠与盐酸反应，反应方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，

所以n（NaHCO3）=n（HCl）=（90ml-75ml）×0.1mol/L=1.5×10-3mol，

根据C原子守恒，所以n（CO2）=n（NaHCO3）=1.5×10-3mol，

由

（1）可知，n（NaOH）=0.009mol，

所以n（CO2）

n（NaOH）

=1.5×10−3mol

0.009mol

=1

6

，小于1

2

，所以反应按②进行，NaOH有剩余，溶液中溶质为Na2CO3和NaOH．

根据C原子守恒，所以n（Na2CO3）=n（CO2）=1.5×10-3mol，

再根据钠离子守恒，得溶液中氢氧化钠的物质的量为0.009mol-1.5×10-3mol×2=0.006mol，

所以溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为0.006mol：

1.5×10-3mol=4：

1．

故答案为：

NaOH、Na2CO3；4：

1；

（3）由曲线B可知从30ml到90ml为碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳，反应方程式为NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，

所以n（CO2）=n（HCl）=（90ml-30ml）×0.1mol/L=0.006mol，

所以CO2气体体积为0.006mol×22.4L/mol=0.1344L=134.4ml，

故答案为：

134.4．

4、取等物质的量浓度的NaOH溶液A、B、C三等份各100mL，分别向三份溶液中通入不等量的CO2气体，充分反应后，再向三份所得的溶液中逐滴加入0.2mol/L的盐酸，标准状况下产生的CO2气体体积与所加盐酸的体积之间的关系如图所示．试回答下列问题：

（1）原NaOH溶液的浓度为

0.2

mol/L；

（2）曲线B表明，原NaOH溶液中通入的CO2的体积为

224

mL；

（3）曲线C表明，原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分的物质的量之比为

n（NaOH）：

n（Na2CO3）=2：

1

．

考点：

化学方程式的有关计算．

专题：

图示题；计算题．

分析：

（1）由图可知，加入100mLHCl时，产生二氧化碳的体积最大，说明此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子、钠离子守恒计算原溶液中氢氧化钠的物质的量，再根据c=n

v

计算；

（2）曲线B中，从50mL～100mL发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，根据碳原子守恒可知该反应生成的二氧化碳体积等于通入的二氧化碳的体积，根据消耗的盐酸计算生成二氧化碳的体积；

（3）曲线C中，从75mL～100mL发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，该阶段消耗盐酸为25mL，若NaHCO3完全由反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl转化得到，根据方程式可知，需要消耗盐酸25mL，而产生二氧化碳时消耗盐酸为75mL，大于25mL，说明0mL～75mL阶段盐酸还与氢氧化钠反应，即原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分NaOH、Na2CO3，根据碳原子守恒计算n（Na2CO3），根据钠离子守恒n（NaOH）．

解答：

解：

（1）由图可知，加入100mLHCl时，产生二氧化碳的体积最大，说明此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子、钠离子守恒可得n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.1L×0.2mol/L=0.02mol，故原溶液中氢氧化钠的物质的量浓度=0.02mol

0.1L

=0.2mol/L，故答案为：

0.2mol/L；

（2）曲线B中，从50mL～100mL发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，生成二氧化碳最大时，该阶段消耗盐酸为100mL-50mL=50mL，由方程式可知n（CO2）=n（HCl）=0.05L×0.2mol/L=0.01mol，V（CO2）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL，根据碳原子守恒可知该反应生成的二氧化碳体积等于通入的二氧化碳的体积，即通入的二氧化碳为224mL，故答案为：

224mL；

（3）曲线C中，从75mL～100mL发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，该阶段消耗盐酸为25mL，若NaHCO3完全由反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl转化得到，根据方程式可知，需要消耗盐酸25mL，而产生二氧化碳时消耗盐酸为75mL，大于25mL，说明0mL～75mL阶段盐酸还与氢氧化钠反应，即原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质成分NaOH、Na2CO3，由方程式可知n（CO2）=n（HCl）=0.025L×0.2mol/L=0.005mol，根据原子守恒可知n（Na2CO3）=n（CO2）=0.005mol，根据钠离子守恒n（NaOH）=0.02mol-2×0.005mol=0.01mol，故原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的n（NaOH）：

n（Na2CO3）=0.01mol：

0.005mol=2：

1，

故答案为：

n（NaOH）：

n（Na2CO3）=2：

1．

（1）将足量BaCO3分别加入：

①30mL水②10mL0.2mol/LNa2CO3溶液③50mL0.01mol/L氯化钡溶液④100mL0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和．请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为：

③＞④＞①＞②

（填编号）

（2）现有电解质溶液：

①Na2CO3②NaHCO3③NaAlO2④CH3COONa⑤NaOH且已知：

CO2+3H2O+2AlO2-═2Al（OH）3↓+CO32-．

①当五种溶液的pH相同时，其物质的量浓度由大到小的顺序是

④＞②＞①＞③＞⑤

（填编号）．

②将上述物质的量浓度均为0.1mol•L-1的五种溶液，稀释相同倍数时，其pH变化最大的是

⑤

（填编号）．

③在上述五种电解质溶液中，分别加入AlCl3溶液，有气体产生的是

①②

（填编号）．

④将上述①②③④这四种电解质溶液混合，发生反应的离子方程式为

H2O+HCO3-+AlO2-═CO32-+Al（OH）3↓

．

考点：

盐类水解的原理；弱电解质在水溶液中的电离平衡．

专题：

盐类的水解专题．

分析：

（1）BaCO3在水中存在溶解平衡，根据加入选项中的物质中的离子对碳酸钡的溶解是促进还是抑制来分析Ba2+的浓度；

（2）①溶液中氢氧根离子浓度相同，氢氧化钠是强碱，电离产生氢氧根，浓度最小，盐中阳离子相同，酸越弱，其盐的酸根水解程度越大，据此解答．

②根据是否存在平衡分析判断，不存在平衡的pH值变化大；

③碳酸根、碳酸氢根与铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝与二氧化碳；

④碳酸氢钠能电离出氢离子，氢离子和偏铝酸钠反应，符合强酸制取弱酸．

解答：

解：

（1）BaCO3粉末加入30mL水中，充分溶解至溶液饱和存在BaCO3（s）⇌Ba2+（aq）+CO32-（aq），则溶液中存在一定浓度的Ba2+，但浓度较小；

将足量BaCO3粉末加入10mL0.2mol/LNa2CO3溶液中，由于碳酸根离子的浓度较大，抑制碳酸钡的溶解，则Ba2+的浓度很小；

将足量BaCO3粉末加入50mL0.01mol/L氯化钡溶液中，氯化钡电离产生0.01mol/LBa2+，则Ba2+的浓度较大；

将足量BaCO3粉末加入100mL0.01mol/L盐酸中，碳酸钡与盐酸反应生成0.005mol/LBa2+，则Ba2+的浓度较大；

所以Ba2+的浓度由大到小的顺序为：

③＞④＞①＞②；

故答案为：

③＞④＞①＞②；

（2）①：

①、②、③、④是盐，⑤是碱，PH值相同，碱的浓度最小，①、②、③、④四种盐的阳离子相同，其阴离子对应的酸越弱，酸根的水解程度越大，酸性：

醋酸＞碳酸＞碳酸氢根＞偏铝酸，pH值相同，酸根的水解程度越大，其物质的量浓度越小，故浓度④＞②＞①＞③，即溶液体积④＞②＞①＞③＞⑤，

故答案为：

④＞②＞①＞③＞⑤；

②：

①②③④都存在水解平衡，当稀释时，盐的弱酸根又水解出部分离子进行补充；氢氧化钠是强碱，完全电离，不存在电离平衡，所以当稀释时，其pH变化最大；

故答案为：

⑤；

③碳酸根、碳酸氢根与铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝与二氧化碳，NaAlO2与氯化铝发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀，CH3COONa与氯化铝不反应，NaOH与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀，所以有气体产生的是①②；

故答案为：

①②；

④碳酸氢钠能电离出氢离子，氢离子和偏铝酸钠反应生成碳酸钠和氢氧化铝，反应离子方程式为：

H2O+HCO3-+AlO2-═CO32-+Al（OH）3↓，

故答案为：

H2O+HCO3-+AlO2-═CO32-+Al（OH）3↓．

将一定量的CO2气体通入500mL某NaOH溶液中，充分反应后，将溶液在低温进蒸发，得到不含结晶水的白色固体A．取三份质量不同的A样品分别与50mL相同浓度的盐酸反应，得到气体的体积（标准状况）与固体A的质量关系职下表所示：

组别

①

②

③

盐酸体积（mL）

50

50

50

A的质量（g）

3.80

5.70

7.60

气体体积（mL）

896

1344

1344

（1）上表中第

①

组数据加入的50mL盐酸的反应后有剩余，

（2）试推断：

A的成份为

Na2CO3与NaHCO3

（3）盐酸的物质的量的浓度为

1.8

mol•L-1．

考点：

有关混合物反应的计算．

专题：

计算题．

分析：

（1））①～③组所用盐酸的物质的量相同，而第①组生成的气体比其他两组都少，以此判断反应的过量问题；

（2）根据第1组数据，用讨论的方法判断物质的成分；

（3）②、③组可说明盐酸完全反应，根据第2组结合元素质量守恒计算．

解答：

解：

（1）①～③组所用盐酸的物质的量相同，而第①组生成的气体比其他两组都少，所以第1组盐酸过量，

故答案为：

①；

（2）第①组中，n（CO2）=0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，

如全部为Na2CO3，m（Na2CO3）=106g/mol×0.04mol=4.2g，

如全部为NaHCO3，m（NaHCO3）=84g/mol×0.04mol=3.36g，

则应为Na2CO3与NaHCO3的混合物，

故答案为：

Na2CO3与NaHCO3；

（3）由第②组可知，盐酸和A完全反应，设混合物中含有xmolNa2CO3，ymolNaHCO3，

则

106x+84y＝5.70

x+y＝

1.344

22.4

解之得：

x＝0.03

y＝0.03

根据元素守恒可知：

n（HCl）=n（Na+）=2×n（Na2CO3）+n（NaHCO3）=2×0.03mol+0.03mol=0.09mol，

c（HCl）=0.09mol

0.05L

=1.8mol/L，

故答案为：

1.8．

取一定物质的量浓度的NaOH溶液100mL，然后向其通入一定量的CO2气体，得到溶液A，向A中逐滴缓慢加入0.1mol/L的HCl溶液，产生的CO2气体体积（标准状况）与所加HCl溶液的体积之间关系如图所示，通过计算回答：

（1）A溶液中的溶质为

Na2CO3和NaOH

（化学式），其物质的量之比是

1：

1

．

（2）通入CO2气体体积

56mL

（标准状况）．

（3）NaOH溶液的物质的量浓度

0.075mol/L

．

考点：

有关混合物反应的计算．

专题：

图示题．

分析：

CO2与NaOH溶液反应有如下两种“边界”情况：

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O…①

CO2+NaOH=NaHCO3…②

故反应后溶液中溶质的成分可有如下可能：

Na2CO3和NaOH、Na2CO3、Na2CO3和NaHCO3、NaHCO3；

当将稀盐酸逐