Question

7．稀硫酸和碳酸鈉都是無色溶液，若無其他試劑，可以采取互相滴定的方式加以區(qū)分．實驗內(nèi)容及記錄如下：
①量取1.00mL甲溶液，向其中緩慢滴入乙溶液10.0mL，共收集到1.344mL氣體．
②量取10.00mL乙溶液，向其中緩慢滴入甲溶液1.00mL，共收集到0.448mL氣體．
回答下列問題：
（1）甲是H₂SO₄溶液，乙是Na₂CO₃溶液（填寫化學式）；
（2）結合離子方程式說明判斷的理由：根據(jù)反應H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，才能產(chǎn)生CO2氣體，實驗①產(chǎn)生的氣體多于②，說明實驗①反應后溶液里不存在HCO₃^-，H⁺完全轉化為CO₂氣體逸出；；
（3）甲溶液的物質的量濃度為0.06mol/L，乙溶液的物質的量濃度為0.01mol/L；
（4）向12.00mL乙溶液中緩慢滴入甲溶液，畫出產(chǎn)生CO₂的體積隨滴入甲溶液體積的變化關系圖．

Answer 1

分析 稀硫酸和碳酸鈉溶液正反滴加時反應原理和現(xiàn)象不一樣，可以不用試劑鑒別，具體操作是：（Ⅰ）稀硫酸滴加到碳酸溶液里，依次發(fā)生的離子反應是：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，現(xiàn)象是最初無氣體，然后有氣泡；（Ⅱ）將碳酸鈉溶液滴加到稀硫酸中，因酸過量，開始就有氣泡出現(xiàn)，發(fā)生的離子反應是2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑；如果硫酸足量這兩情況生成的二氧化碳應該是一樣多，現(xiàn)①量取1.00mL甲溶液，向其中緩慢滴入乙溶液10.0mL，共收集到1.344mL氣體．②量取10.00mL乙溶液，向其中緩慢滴入甲溶液1.00mL，共收集到0.448mL氣體，兩種情況生成的二氧化碳不一樣多，說明酸不足，碳酸鈉過量，由此可知②是將稀硫酸滴入碳酸鈉溶液里，生成的CO₂量較少，據(jù)此分析解題；
（1）因①②兩種情況生成的二氧化碳不一樣多，故硫酸的量不足量，碳酸鈉過量，由此可知②是將稀硫酸滴入碳酸鈉溶液里，生成的CO₂量較少；
（2）碳酸鈉溶液里的CO₃^2-遇H+，依次發(fā)生的離子反應是H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，只有酸過量才能生成更多的CO₂；
（3）實驗①說明酸中的H⁺全部與CO₃^2-反應生成CO₂，發(fā)生的離子反應為2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑，根據(jù)CO₂的物質的量可以計算出硫酸的物質的量濃度，實驗②依次發(fā)生反應H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，可結合硫酸溶液里的H⁺和生成CO₂的物質的量求算碳酸鈉的物質的量，再計算濃度；
（4）向碳酸鈉溶液里緩慢滴加稀硫酸，發(fā)生的反應為H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，故可根據(jù)12mL碳酸溶液里碳酸根離子的物質的量可計算出二次消耗的硫酸各多少mL，再畫出關系圖．

解答 解：（1）當向硫酸中加入Na₂CO₃溶液時，發(fā)生反應2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，硫酸酸完全反應后，再加入的Na₂CO₃不再放出CO₂；向Na₂CO₃溶液中加入硫酸時，先發(fā)生反應CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，當所有CO₃^2-均轉化為HCO₃^-時，再發(fā)生反應HCO₃^-+H⁺=CO₂↑+H₂O，由實驗①②中數(shù)據(jù)可知等量的甲與等量的乙反應，實驗①產(chǎn)生的CO₂氣體多，說明甲為H₂SO₄、乙為Na₂CO₃，
故答案為：H₂SO₄；Na₂CO₃；
（2）CO₃^2-與H⁺先后發(fā)生兩個反應：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，才能產(chǎn)生CO2氣體，實驗①產(chǎn)生的氣體多于②，說明實驗①反應后溶液里不存在HCO₃^-，H⁺完全轉化為CO₂氣體逸出，故答案為：根據(jù)反應H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，才能產(chǎn)生CO2氣體，實驗①產(chǎn)生的氣體多于②，說明實驗①反應后溶液里不存在HCO₃^-，H⁺完全轉化為CO₂氣體逸出；
（3）實驗①生成CO₂的物質的量為1.344×10^-3L÷22.4L/mol=0.6×10^-4mol，根據(jù)2H⁺+CO₃^2-=CO₂↑+H₂O，硫酸溶液里H+的物質的是為0.6×10^-4mol×2=1.2×10^-4mol，硫酸的物質的量為1.2×10^-4mol÷2=0.6×10^-4mol，硫酸的物質的量濃度為0.6×10^-4mol÷0.001L=0.06mol/L；實驗②生成的CO₂的物質的量為0.448×10^-3L÷22.4L/mol=0.2×10^-4mol，假設乙溶液里碳酸鈉的物質的是來nmol，根據(jù)依次發(fā)生的反應：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，則這兩個反應中消耗的H+等于硫酸溶液里H+的物質的量，故nmol+0.2×10^-4mol=1.2×10^-4mol，解得n=1.0×10^-4mol，故碳酸溶液的物質的量濃度為1.0×10^-4mol÷0.01L=0.01mol/L，故答案為：0.06mol/L；0.01mol/L；
（4）12.00mL碳酸鈉溶液里碳酸鈉的物質的量為12.00×10^-3L×0.01mol/L=0.12×10^-3mol，根據(jù)依次發(fā)生的離子反應：H⁺+CO₃^2-=HCO₃^-、H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，可知兩次消耗的硫酸的體積相同，均為：0.12×10^-3mol÷（0.06mol/L×2）=0.001L=1.00mL，根據(jù)碳原子守恒，生成CO2的物質的量于碳酸鈉的物質的量相等，體積為0.12×10^-3mol×22.4L/mol=2.688×10^-3L=2.688mL，據(jù)此可作出產(chǎn)生CO₂的體積隨滴入甲溶液體積的變化關系圖為，故答案為：．

點評 本題考查化學方程式的計算，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握反應的離子方程式或化學方程式，根據(jù)方程式結合質量守恒計算該題，題目難度中等