把握反應本質　抓住圖像特點　快速突破圖像題

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

關鍵詞：圖像特點；鈉的化合物；與酸反應；圖像題；高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）22-0133-03

有關鈉的化合物與酸反應的圖像題，在考查鈉的化合物化學性質的同時，能充分考查考生對圖像的觀察能力及有關化學計算能力，屬于中等難度題.現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的圖像題

在NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加鹽酸，發生的化學反應可分為兩個階段：第Ⅰ階段（未產生CO2氣體）發生的反應依次為NaOH+HClNaCl+H2O、Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl；第Ⅱ階段（開始產生CO2氣體至最大量）發生的反應為NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O；由反應可知，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.對于此類試題，把握這一反應原理、抓住圖像這一特點是求解的關鍵［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，產生CO2的體積（標準狀況）與所加入的鹽酸的體積關系如圖1所示.下列敘述不正確的是（）.

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

C.標準狀況下，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段發生的反應為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，由上述分析可知O～A段所發生反應的離子方程式為H++OH-H2O和H++CO2-3HCO-3，A選項錯誤；B選項，NaOH在吸收CO2后，所得溶液的溶質為NaOH和Na2CO3，根據NaOH和Na2CO3消耗鹽酸的體積相等（即所消耗HCl的物質的量相等）可知，二者的物質的量之比為1∶1，即其物質的量濃度之比為1∶1，B選項正確；C選項，由反應NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O可知，產生CO2的物質的量為n（CO2）=n（HCl）=0.1 mol·L-1×0.025 L=0.0025 mol，則產生的CO2體積（標準狀況下）為V（CO2）=0.0025 mol×22.4 L·mol-1=0.056 L，C選項正確；D選項，由反應NaOH+HClNaCl+H2O可知，NaOH的物質的量n（NaOH）=n（HCl）=0.1 mol·L-1×0.025 L=0.0025 mol，則稀釋前溶液中NaOH的物質的量濃度為c（NaOH）=0.0025 mol÷0.01 L=0.25 mol·L-1，D選項正確.因此，本題的答案為A選項.

2 Na2CO3和NaHCO3的混合溶液與鹽酸反應的圖像題

在Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中滴加鹽酸，發生的化學反應可分為兩個階段：第Ⅰ階段（未產生CO2氣體）發生的反應為Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl；第Ⅱ階段（開始產生CO2至最大量）發生的反應為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.對于此類試題，要把握這一反應原理，抓住圖像這一特點，進行分析判斷與計算，從而求解.

例題2 某固體可能含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的兩種成分，某實驗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，產生的CO2氣體的體積（標準狀況）與加入鹽酸的體積的關系如圖2所示.圖2 CO2氣體的體積與鹽酸的體積的關系

請填寫下列問題：

（1）鹽酸的物質的量濃度為；

（2）0～A段所發生反應的離子方程式為；A～B段所發生反應的離子方程式為.

（3）該固體中兩種化合物的物質的量之比為；

解析 （1）由反應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段所發生反應的離子方程式為H++CO2-3HCO-3；A～B段所發生反應的離子方程式H++HCO-3CO2↑+H2O.

（3）設Na2CO3的物質的量為x，NaHCO3的物質的量為y.根據碳原子的物質的量守恒原則可得，x+y=0.03 mol；由反應Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl可知，Na2CO3物質的量x=n（HCl）=1.00 mol·L-1×0.02L=0.02 mol，則NaHCO3的物質的量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.在Na2CO3溶液中滴加鹽酸，發生的化學反應可分為兩個階段：第Ⅰ階段（未產生CO2氣體）發生的反應為Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl；第Ⅱ階段（開始產生CO2氣體至最大量）發生的反應為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.對于此類試題，要把握有關反應原理，抓住圖像的有關特點，從而進行求解［2］.

例題3 （2022年河南名校聯盟聯考）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），充分反應后再向所得三份溶液中逐滴加入0.2 mol·L-1的鹽酸，產生CO2的體積V（CO2）與所加鹽酸體積V（鹽酸）之間的關系如圖3所示.下列敘述錯誤的是（）.

A.c（NaOH）=0.2 mol·L-1

B.B燒杯中通入448 mL（標準狀況）CO2

C.反應后A燒杯中的溶質為Na2CO3和NaHCO3

D.反應后C燒杯中n（NaOH）∶n（Na2CO3）=2∶1

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

0.2 mol·L-1×0.1 L=0.02 mol，則NaOH溶液的物質的量濃度c（NaOH）=0.02 mol÷0.1 L=0.2 mol·L-1，A選項正確；B燒杯中從開始滴加鹽酸到開始產生氣體與從開始產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燒杯的溶液中溶質只有Na2CO3，由反應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（標準狀況），B選項不正確；A燒杯中從開始滴加鹽酸到開始產生氣體消耗鹽酸的體積小于與從開始產生氣體到氣體完全放出所消耗鹽酸的體積，則通入CO2后A燒杯中的溶質為Na2CO3和NaHCO3，C選項正確；C燒杯中從開始滴加鹽酸到開始產生氣體消耗鹽酸的體積大于與從開始產生氣體到氣體完全放出所消耗鹽酸的體積，則通入CO2后C燒杯中的溶質為Na2CO3和NaOH，結合圖示信息與化學方程式可知，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選項正確.因此，本題的答案為B選項.

參考文獻：

［1］魏萬青.金版教程 2023高考科學復習創新方案 化學［M］.蘭州：甘肅教育出版社，2022.

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

［責任編輯：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，中學一級教師，從事中學化學教學研究.