把握反應(yīng)本質(zhì)　抓住圖像特點(diǎn)　快速突破圖像題

摘 要：文章分三種類型舉例說明了有關(guān)鈉的化合物與酸反應(yīng)的圖像題解題思路與解題方法，其解題關(guān)鍵是要弄清反應(yīng)的先后順序及不同反應(yīng)階段所消耗鹽酸體積的大小關(guān)系，旨在提高學(xué)生求解有關(guān)鈉的化合物與酸反應(yīng)的圖像題的解題能力.

關(guān)鍵詞：圖像特點(diǎn)；鈉的化合物；與酸反應(yīng)；圖像題；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）22-0133-03

有關(guān)鈉的化合物與酸反應(yīng)的圖像題，在考查鈉的化合物化學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，能充分考查考生對(duì)圖像的觀察能力及有關(guān)化學(xué)計(jì)算能力，屬于中等難度題.現(xiàn)舉例說明其解題思路與解題方法，以期拋磚引玉.

1 NaOH和Na2CO3的混合溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像題

在NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加鹽酸，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可分為兩個(gè)階段：第Ⅰ階段（未產(chǎn)生CO2氣體）發(fā)生的反應(yīng)依次為NaOH+HClNaCl+H2O、Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl；第Ⅱ階段（開始產(chǎn)生CO2氣體至最大量）發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O；由反應(yīng)可知，Na2CO3與其生成的NaHCO3所消耗HCl的量相等.在V（CO2）-V（HCl）圖像中，第Ⅰ階段所消耗鹽酸的體積大于第Ⅱ階段所消耗鹽酸的體積.對(duì)于此類試題，把握這一反應(yīng)原理、抓住圖像這一特點(diǎn)是求解的關(guān)鍵［1］.

例題1 向50 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2（忽略溶液體積的變化），再取出此溶液10 mL稀釋到100 mL，并向稀釋后的溶液中滴加0.1 mol·L-1的鹽酸，產(chǎn)生CO2的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與所加入的鹽酸的體積關(guān)系如圖1所示.下列敘述不正確的是（）.

B.NaOH（aq）吸收CO2后所得溶液的溶質(zhì)為NaOH和Na2CO3，且n（NaOH）∶n（Na2CO3）=1∶1

C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，V（CO2）=0.056 L

D.稀釋前，c（NaOH）=0.25 mol·L-1

解析 由圖像信息可知，A～B段發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O，消耗鹽酸的體積為25 mL；而在O～A段Na2CO3生成NaHCO3消耗鹽酸的體積也是25 mL，則在O～A段NaOH消耗鹽酸的體積為50 mL-25 mL=25 mL.A選項(xiàng)，由上述分析可知O～A段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H++OH-H2O和H++CO2-3HCO-3，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，NaOH在吸收CO2后，所得溶液的溶質(zhì)為NaOH和Na2CO3，根據(jù)NaOH和Na2CO3消耗鹽酸的體積相等（即所消耗HCl的物質(zhì)的量相等）可知，二者的物質(zhì)的量之比為1∶1，即其物質(zhì)的量濃度之比為1∶1，B選項(xiàng)正確；C選項(xiàng)，由反應(yīng)NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O可知，產(chǎn)生CO2的物質(zhì)的量為n（CO2）=n（HCl）=0.1 mol·L-1×0.025 L=0.0025 mol，則產(chǎn)生的CO2體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為V（CO2）=0.0025 mol×22.4 L·mol-1=0.056 L，C選項(xiàng)正確；D選項(xiàng)，由反應(yīng)NaOH+HClNaCl+H2O可知，NaOH的物質(zhì)的量n（NaOH）=n（HCl）=0.1 mol·L-1×0.025 L=0.0025 mol，則稀釋前溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度為c（NaOH）=0.0025 mol÷0.01 L=0.25 mol·L-1，D選項(xiàng)正確.因此，本題的答案為A選項(xiàng).

2 Na2CO3和NaHCO3的混合溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像題

在Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加鹽酸，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可分為兩個(gè)階段：第Ⅰ階段（未產(chǎn)生CO2氣體）發(fā)生的反應(yīng)為Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl；第Ⅱ階段（開始產(chǎn)生CO2至最大量）發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O（NaHCO3包括原有的和第Ⅰ階段生成的）.在V（CO2）-V（HCl）圖像中，第Ⅰ階段所消耗鹽酸的體積小于第Ⅱ階段所消耗鹽酸的體積.對(duì)于此類試題，要把握這一反應(yīng)原理，抓住圖像這一特點(diǎn)，進(jìn)行分析判斷與計(jì)算，從而求解.

例題2 某固體可能含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的兩種成分，某實(shí)驗(yàn)研究小組取該固體把它配成溶液.用一定濃度的鹽酸逐滴加入該溶液中，產(chǎn)生的CO2氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與加入鹽酸的體積的關(guān)系如圖2所示.圖2 CO2氣體的體積與鹽酸的體積的關(guān)系

請(qǐng)?zhí)顚懴铝袉栴}：

（1）鹽酸的物質(zhì)的量濃度為；

（2）0～A段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為；A～B段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為.

（3）該固體中兩種化合物的物質(zhì)的量之比為；

解析 （1）由反應(yīng)NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O可知，n（HCl）=n（CO2）=0.672 L÷22.4 L·mol-1=0.03 mol；由圖像信息可知，生成0.03 mol CO2消耗鹽酸的體積為30.0 mL，則鹽酸的物質(zhì)的量濃度為c（HCl）=0.03 mol÷0.03 L=1.00 mol·L-1.

（2）由圖像信息可知，0～A段所消耗鹽酸的體積小于A～B段所消耗鹽酸的體積，則該固體為Na2CO3與NaHCO3的混合物，則0～A段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H++CO2-3HCO-3；A～B段所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式H++HCO-3CO2↑+H2O.

（3）設(shè)Na2CO3的物質(zhì)的量為x，NaHCO3的物質(zhì)的量為y.根據(jù)碳原子的物質(zhì)的量守恒原則可得，x+y=0.03 mol；由反應(yīng)Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl可知，Na2CO3物質(zhì)的量x=n（HCl）=1.00 mol·L-1×0.02L=0.02 mol，則NaHCO3的物質(zhì)的量y=0.03 mol-0.02 mol=0.01 mol；從而可得n（Na2CO3）∶n（NaHCO3）=0.02 mol∶0.01 mol=2∶1.

因此，本題的答案為：（1）1.00 mol·L-1.

（2）H++CO2-3HCO-3；H++HCO-3CO2↑+H2O.

（3）n（Na2CO3）∶n（NaHCO3）=2∶1.

3 Na2CO3和NaHCO3的混合溶液、Na2CO3溶液及NaOH和Na2CO3的混合溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像題

此類試題不僅包含了上述兩種情況，而且還包含了Na2CO3溶液與鹽酸的反應(yīng).在Na2CO3溶液中滴加鹽酸，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可分為兩個(gè)階段：第Ⅰ階段（未產(chǎn)生CO2氣體）發(fā)生的反應(yīng)為Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl；第Ⅱ階段（開始產(chǎn)生CO2氣體至最大量）發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O.在V（CO2）-V（HCl）圖像中，第Ⅰ階段所消耗鹽酸的體積等于第Ⅱ階段所消耗鹽酸的體積.對(duì)于此類試題，要把握有關(guān)反應(yīng)原理，抓住圖像的有關(guān)特點(diǎn)，從而進(jìn)行求解［2］.

例題3 （2022年河南名校聯(lián)盟聯(lián)考）分別取某NaOH（aq）各100 mL倒入A、B、C三支燒杯中，然后分別通入不等量的CO2（g），充分反應(yīng)后再向所得三份溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1的鹽酸，產(chǎn)生CO2的體積V（CO2）與所加鹽酸體積V（鹽酸）之間的關(guān)系如圖3所示.下列敘述錯(cuò)誤的是（）.

A.c（NaOH）=0.2 mol·L-1

B.B燒杯中通入448 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO2

C.反應(yīng)后A燒杯中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3

D.反應(yīng)后C燒杯中n（NaOH）∶n（Na2CO3）=2∶1

解析 由題意可知，開始滴加鹽酸時(shí)均不立即產(chǎn)生CO2（g），且最終完全反應(yīng)時(shí)均消耗100 mL鹽酸.滴加100 mL鹽酸時(shí)，溶液中的溶質(zhì)只有NaCl，根據(jù)物料守恒原則可得，n（NaOH）=n（HCl）=

0.2 mol·L-1×0.1 L=0.02 mol，則NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度c（NaOH）=0.02 mol÷0.1 L=0.2 mol·L-1，A選項(xiàng)正確；B燒杯中從開始滴加鹽酸到開始產(chǎn)生氣體與從開始產(chǎn)生氣體到氣體完全放出所消耗鹽酸的體積相同，即通入CO2后B燒杯的溶液中溶質(zhì)只有Na2CO3，由反應(yīng)2NaOH+CO2Na2CO3+H2O可知，n（CO2）=12n（NaOH）=12× 0.2 mol·L-1×0.1 L=0.01 mol，則B燒杯中通入的CO2體積為224 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），B選項(xiàng)不正確；A燒杯中從開始滴加鹽酸到開始產(chǎn)生氣體消耗鹽酸的體積小于與從開始產(chǎn)生氣體到氣體完全放出所消耗鹽酸的體積，則通入CO2后A燒杯中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3，C選項(xiàng)正確；C燒杯中從開始滴加鹽酸到開始產(chǎn)生氣體消耗鹽酸的體積大于與從開始產(chǎn)生氣體到氣體完全放出所消耗鹽酸的體積，則通入CO2后C燒杯中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH，結(jié)合圖示信息與化學(xué)方程式可知，n（Na2CO3）=0.2 mol·L-1×0.025 L=0.005 mol，n（NaOH）=0.2 mol·L-1×0.050 L=0.010 mol，則n（NaOH）∶n（Na2CO3）=0.010 mol∶0.005 mol=2∶1，D選項(xiàng)正確.因此，本題的答案為B選項(xiàng).

參考文獻(xiàn)：

［1］魏萬青.金版教程 2023高考科學(xué)復(fù)習(xí)創(chuàng)新方案 化學(xué)［M］.蘭州：甘肅教育出版社，2022.

［2］ 楊文彬.高考必刷題 化學(xué)合訂本 2023［M］.北京：首都師范大學(xué)出版社，2022.

［責(zé)任編輯：季春陽］

收稿日期：2023-05-05

作者簡介：張彩霞（1983.11-），女，福建省漳州人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究.