谈“离子反应”在图像中的应用

摘要:本文以离子反应CO32-+H+=HCO3-、HCO3-+H+=H2O+CO2为例,对离子反应有关量的问题在图像中的不同呈现方式,进行多题一解的深入探讨。通过专题式学习,使学生能够将离子反应过程转化为数学图像分析,深切体会离子反应的实际过程,灵活运用离子反应解决化学图像问题。

关键词:离子反应;图像;碳酸钠;盐酸

文章编号:1005-6629(2009)08-0104-03中图分类号:G633.8文献标识码:B

1例题分析

例1. 如图1表示的是向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸产生CO2的过程:

(1)写出a点以前发生反应的离子方程式__________________。

(2)写出a点到b点发生反应的离子方程式 __________________。

(3)若某Na2CO3溶液中含有m mol Na2CO3,向其中滴入一定量的稀盐酸,恰好使溶液中的Cl-和HCO3-的物质的量之比为2∶1,则滴入的稀盐酸中HCl的物质的量等于_________mol(用m表示)。

分析:向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸,在此过程中,先发生CO32-+H+=HCO3-、此过程无气体生成,当所有CO32-完全转化为HCO3-时,即a点。 a点到b点加入的盐酸不断和HCO3-结合生成CO2,即HCO3-+H+=H2O+CO2,CO2随盐酸的加入不断增多,直至HCO3-完全转变为CO2,即b点,而再加入盐酸,CO2的量因无反应而保持不变。

由化学反应方程Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl可知,Cl-和HCO3-的物质的量之比为1∶1,若要Cl-和HCO3-的物质的量之比为2∶1,必须发生NaHCO3+ HCl=NaCl+H2O+CO2反应,因此,反应在a点到b点之间,由钠元素守恒可知2n(Na2CO3) =n(NaCl)+n(NaHCO3),并且 n(NaCl)= 2n(NaHCO3),得n(NaCl)=4m/3 mol, 再由氯元素守恒可知n(HCl)=n(NaCl)=4m/3 mol。

答案:(1)CO32-+H+=HCO3-; (2)HCO3-+H+=H2O +CO2; (3)4m/3

例2. 向浓度相等、体积均为50 mL的A、B两份NaOH溶液中,分别通入一定量的CO2后,再稀释到100 mL。

(1)在NaOH溶液中通入一定量的CO2后,溶液中溶质的可能组成是

①_______;②_______;③_______;④_______。

(2)在稀释后的溶液中逐滴加入0.1 mol/L的盐酸,产生CO2的体积(标准状况)与所加盐酸的体积关系如图2所示。

①A曲线表明,原溶液通入CO2后,所得溶质与盐酸反应产生CO2的最大体积是___________mL(标准状况)。

②B曲线表明,原溶液通入CO2后,所得溶液中溶质的化学式为______________。

③原NaOH溶液的物质的量浓度为__________。

分析:在NaOH溶液中通入一定量的CO2,溶液中溶质的可能组成,可以认为是在NaOH溶液中不断通入CO2时,溶液中溶质的各种组成情况:①NaOH和Na2CO3;②Na2CO3;③Na2CO3和NaHCO3;④NaHCO3。

由钠元素守恒可知,75 mL时,溶液的溶质都只有NaCl,因此,无论以上四中情况中的哪一种,都是在75 mL时CO2体积一定,消耗盐酸体积相同。若只有Na2CO3,发生反应CO32-+H+=HCO3-和HCO3-+ H+=H2O+CO2,两步消耗盐酸体积相等,开始生成CO2前后,消耗盐酸体积之比为1∶1,开始生成气体应该为75/2 mL。曲线A:开始生成CO2前后,消耗盐酸体积之比25 mL小于(75-25)mL, 小于1∶1;所得溶液中溶质为Na2CO3和NaHCO3,同理, B曲线60 mL大于(75-60)mL,大于1∶1对应溶液中溶质为NaOH和Na2CO3。A曲线对应的原溶液通入CO2后,所得溶质与盐酸反应产生CO2的最大体积,也就是25 mL至75 mL盐酸发生NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2,产生的CO2,V(CO2)=0.1mol・L-1×(75-25)mL×10-3 L・mL-1×22.4 L・mol-1=112 mL。由钠元素守恒可知75 mL时,0.1 mol・L-1×75 mL×10-3 L・mL-1=50 mL×10-3 L・mL-1×C(NaOH), C(NaOH)=0.15 mol・L-1。

答案:(1)①NaOH和Na2CO3;②Na2CO3;③Na2CO3和NaHCO3; ④NaHCO3

(2)①112; ②NaOH和Na2CO3; ③0.15 mol・L-1

2 跟踪演练

跟踪演练1、将5.0 g Na2CO3、NaOH固体混合物完全溶解于水,配成溶液,然后向该溶液中逐滴加入1.0 mol・L-1的硫酸,所加硫酸的体积与产生CO2的体积(标准状况)关系如图3所示:

(1)写出从开始加入硫酸到A点发生反应的离子方程式__________________。

(2)当加入35 mL硫酸时,产生CO2的物质的量为__________________mol。

(3)计算原混合物中NaOH的质量分数__________________。

跟踪演练2、将一定浓度的NaOH溶液400 mL,平均分为A、B、C、D四等份,分别通入一定量的CO2,然后分别逐滴滴入0.1 mol・L-1的HCl溶液,标准状况下产生的CO2气体的体积与所加盐酸的体积关系图4所示。

试回答下列问题:

(1)原NaOH溶液的浓度为_______________。

(2)曲线A表明,A溶液中通入CO2后,溶液中的溶质为__________________________,其物质的量为__________________。

(3)曲线B表明,B溶液中通入CO2后,溶液中的溶质为_____________________________,其物质的量是__________________。

(4)测得C中通入CO2后, 溶液中的溶质为NaCO3和NaHCO3,其物质的量之比为1∶2;测得D中

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