Question

某化学兴趣小组用100 mL 1 mol/L NaOH溶液完全吸收了a mol CO₂后得到溶液A（液体体积无变化）。为了确定溶液A的溶质成分及a值，该兴趣小组的同学进行了如下实验。请帮助他们完成下列相应实验内容。

[提出假设]

假设Ⅰ：溶液A的溶质为NaOH、Na₂CO₃；

假设Ⅱ：溶液A的溶质为Na₂CO₃；

假设Ⅲ：溶液A的溶质为Na₂CO₃、NaHCO₃；

假设Ⅳ：溶液A的溶质为___。

[实验过程]

（1）甲同学取少量溶液A于试管，再向试管中滴加几滴酚酞溶液，溶液A变红，由此得出假设I成立。

（2）乙同学分析后认为甲同学的实验结论有误。请用离子方程式说明乙同学的判断依据_____；他进一步提出，应先取少量溶液，向其中加入足量的___溶液，来检验溶液A是否含___，结果加入检验溶液后观察到溶液A变浑浊。

（3）丙同学为了检验溶液A是否还含其它溶质，他将乙同学所得浑浊溶液进行过滤，并把滤液分为两份，向其中的一份加入稀硫酸，有无色气体生成，则假设___正确。

（4）为准确测定a值，丁同学取了10 mL 溶液A在锥形瓶中，用滴定管向其中加入某浓度的稀硫酸，记录加入硫酸的体积与生成气体的情况，并绘制成如图：

则a=___，所加硫酸的物质的量浓度为___。

Answer

NaHCO3 CO32－+ H2OHCO3－+ OH-或HCO3－+ H2OH2CO3+ OH－ BaCl2或CaCl2或Ba(NO3)2或Ca(NO3)2 Na2CO3 Ⅲ 10/3mol/L

【解析】

二氧化碳与氢氧化钠反应时溶液中的溶质的成分有4种可能：NaOH、Na2CO3；Na2CO3；Na2CO3、NaHCO3；NaHCO3，结合物质的性质、图像分析解答。

根据以上分析可知第四种假设为溶质为NaHCO3；

（2）因为加入酚酞后溶液变红色，不能证明溶液中含有氢氧化钠，碳酸钠或碳酸氢钠水解液使溶液呈碱性，离子方程式是CO32－+ H2OHCO3－+ OH-或HCO3－+ H2OH2CO3+ OH－；因为不能确定哪种假设是正确的，所以不能加入碱性物质使碳酸根离子沉淀，可加入氯化钡或氯化钙溶液等，若产生沉淀，证明溶液A中含有Na2CO3；

（3）根据以上分析可知证明含有碳酸钠，则排除假设IV；向滤液中再加入稀硫酸有无色气体产生，证明含有碳酸氢钠，则假设Ⅲ是正确的；

（4）100 mL 1 mol/L NaOH中Na元素的物质的量是0.1mol，加入15mL稀硫酸后，溶液为硫酸钠溶液，根据Na元素守恒，则硫酸钠的物质的量是0.05mol，所以稀硫酸的物质的量浓度是0.05mol÷0.015L=10/3mol/L；由图可知，碳酸钠与5mL稀硫酸反应先生成碳酸氢钠，然后碳酸氢钠与10mL的稀硫酸反应生成二氧化碳气体，说明A溶液中碳酸氢钠与碳酸钠的物质的量相等，根据Na元素的物质的量为0.1mol可知Na2CO3和NaHCO3的物质的量均为1/30mol，则二氧化碳的物质的量是2×1/30mol=1/15mol，所以a=1/15。