Question

將CO₂通入NaOH溶液中，所得產物隨通入的CO₂的物質的量的不同而不同。完成下列填空。
（1）250 mL 1 mol/L的NaOH溶液，最多可吸收CO₂            L（標準狀況下）。
（2）向250 mL 2 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO₂，溶液增重4.4 g，將所得溶液蒸干，計算所得固體中各成分的物質的量。
向未知濃度、體積為V L的 NaOH溶液中緩緩通入一定體積（標準狀況下）的CO₂，充分反應后，在減壓低溫的條件下蒸發(fā)溶液，得到白色固體。
（3）若反應中CO₂和NaOH均無剩余，反應后向溶液中加入過量的澄清石灰水生成m₁ g 白色沉淀。
①根據(jù)以上數(shù)據(jù)，用代數(shù)式表示CO₂的體積V(CO₂)＝                    。
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)，推理計算出NaOH溶液的濃度范圍。
（4）寫出確定NaOH濃度的實驗步驟，并用代數(shù)式表示NaOH溶液的濃度。（設計實驗方案時，只能用題中提供的CO₂和NaOH溶液，不得使用其它化學試劑。）
實驗步驟：                                     。c(NaOH)＝             。

Answer 1

（1）5.6 L （1分）
（2）Na₂CO₃   0.1 mol ；  NaOH   0.3 mol（4分）
（3）①V(CO₂)＝0.224m₁ L  2分）  ②≤ c(NaOH) ≤ （每種情況各1分，共3分）
（4）取V L NaOH溶液，稱量，緩緩向其中通入CO₂直至恒重，稱量。測得其增重為m₃ g。（2分）
c(NaOH)＝ mol/L（2分）
或者：取V L NaOH溶液，緩緩向其中通入過量的CO₂，充分反應后減壓低溫蒸發(fā)溶液，得固體NaHCO₃，稱其質量為m₃ g。（2分）
c(NaOH)＝mol/L（2分） （其它合理答案也給分）

試題分析：（1）250 mL 1 mol/L的NaOH溶液中氫氧化鈉的物質的量為0.25mol，則根據(jù)方程式NaOH＋CO₂=NaHCO₃可知，最多可吸收CO₂的物質的量為0.25mol，在標準狀況下的體積為0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。
（2）向250 mL 2 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO₂，溶液增重4.4 g，這說明參加反應的CO₂的質量是4.4g，物質的量為0.1mol。氫氧化鈉的物質的量為0.5mol，因此根據(jù)反應式2NaOH＋CO₂=Na₂CO₃＋H₂O可知氫氧化鈉是過量的，所以所得固體為氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物，其中碳酸鈉0.1mol，氫氧化鈉是0.5mol－0.1mol×2＝0.3mol。
（3）①生成物不論是碳酸鈉還是碳酸氫鈉均能與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣白色沉淀，則根據(jù)碳元素守恒可知CO₂的物質的量是mol，在標準狀況下的體積為mol×22.4L/mol＝0.224m₁ L。
②如果生成物只有NaHCO₃時，則根據(jù)原子守恒可知c(NaOH)= ；當生成物只有Na₂CO₃時，同樣依據(jù)原子守恒可知c(NaOH)= ；當生成物是Na₂CO₃和NaHCO₃時，消耗NaOH在上述兩者之間。所以：≤ c(NaOH) ≤ 。
（4）要測定氫氧化鈉溶液的濃度，則可以將其轉化為碳酸氫鈉，然后通過稱量其質量得出氫氧化鈉的質量，進而得出其濃度，或者計算參加反應的二氧化碳質量，進而得出氫氧化鈉的物質的量，所以正確的實驗步驟可以為：取V L NaOH溶液，稱量，緩緩向其中通入CO₂直至恒重，稱量。測得其增重為m₃ g。由于增加的質量即為參加反應的CO₂質量，所以根據(jù)原子守恒可知碳酸氫鈉的物質的量為，則氫氧化鈉的物質的量也是，所以其濃度為。或者取V L NaOH溶液，緩緩向其中通入過量的CO₂，充分反應后減壓低溫蒸發(fā)溶液，得固體NaHCO₃，稱其質量為m₃ g。則碳酸氫鈉的物質的量為，則根據(jù)原子守恒可知氫氧化鈉的物質的量也是，所以其濃度為。