鈉鹽的圖像及相關(guān)技巧分析

摘 要：文章詳細(xì)探討了鈉鹽（碳酸鈉和碳酸氫鈉）與酸（鹽酸）反應(yīng)的圖像及相關(guān)計(jì)算技巧，重點(diǎn)分析了這些反應(yīng)在不同條件下的定性定量關(guān)系和反應(yīng)歷程，并通過詳細(xì)解析化學(xué)反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、圖像特征以及具體計(jì)算過程，幫助學(xué)生深入理解并掌握高考化學(xué)中的這一重要知識(shí)點(diǎn).

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；鈉鹽；技巧分析

中圖分類號(hào)：G632"" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" 文章編號(hào)：1008-0333（2025）01-0125-03

收稿日期：2024-10-05

作者簡介：韋秋菊，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事化學(xué)教學(xué)研究.

鈉鹽圖像指的是在碳酸鈉、氫氧化鈉或者碳酸氫鈉溶液中，逐滴滴加稀鹽酸，產(chǎn)生的二氧化碳體積和滴加的鹽酸的體積圖像問題［1］.

1 基本原理分析

鈉鹽的圖像問題，考查的實(shí)質(zhì)是學(xué)生對(duì)鈉鹽和稀鹽酸反應(yīng)原理的理解，通過滴加順序不同，反應(yīng)現(xiàn)象不同，結(jié)合圖像進(jìn)行問題分析，考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用及歸納、分析、推理能力，進(jìn)而考查了學(xué)生的思維品質(zhì)和學(xué)科素養(yǎng)［2］.

NaOH+HClNaCl+H2O

當(dāng)在NaOH溶液中加入稀鹽酸時(shí)，反應(yīng)只有一個(gè)階段，沒有氣體生成.

當(dāng)在Na2CO3溶液中加入稀鹽酸時(shí)，反應(yīng)存在兩個(gè)階段.第一階段沒有氣體生成，第二階段生成氣體，且兩個(gè)階段消耗的鹽酸量是相等的，其對(duì)應(yīng)的鈉鹽圖像如圖1：

圖像特點(diǎn)：Oa段、ab段消耗鹽酸的體積相等.

反應(yīng)原理：

Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl

①

NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑ ②

當(dāng)在NaHCO3溶液中加入稀鹽酸時(shí)，反應(yīng)只有一個(gè)階段，直接生成大量氣體（CO2）.其對(duì)應(yīng)的鈉鹽圖像如圖2：

圖像特點(diǎn)：從O點(diǎn)開始即產(chǎn)生CO2氣體.

反應(yīng)原理：

NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑

2 解題技巧

2.1 長短定成分

例1 將二氧化碳?xì)怏w通入氫氧化鈉溶液中，得到溶液M.當(dāng)氣體通入量不同時(shí)，M的組成也不同.往上述溶液M中加入鹽酸，圖3為產(chǎn)生的氣體體積和加入的鹽酸體積的關(guān)系.圖（b）中，OA＜AB；圖（c）中，OA=AB；圖（d）中，OA＞AB，下列說法正確的為 （" ）.

A.根據(jù)圖（a）中的信息，此時(shí)溶液M中的溶質(zhì)僅僅只有Na2CO3

B.根據(jù)圖（c）中的信息，此時(shí)溶液M中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH

C.根據(jù)圖（b）中的信息，此時(shí)溶液M中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3

D.根據(jù)圖（d）中的信息，溶液M的溶質(zhì)中，Na2CO3和NaHCO3的濃度相等

解析 A選項(xiàng)，從起始開始，就有氣體生成，說明溶液中的溶質(zhì)為NaHCO3，滴加稀鹽酸發(fā)生NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑反應(yīng)，生成氣體，A選項(xiàng)錯(cuò)誤.B選項(xiàng)，圖（c）的特征為OA=AB，即兩段消耗的鹽酸量是相等的，溶質(zhì)只能為Na2CO3，B選項(xiàng)錯(cuò)誤.C選項(xiàng)，圖（b）的特征為OAlt;AB，即第一段所消耗的鹽酸量要小于第二段所消耗的鹽酸量.成分應(yīng)為Na2CO3、NaHCO3，滴加稀鹽酸時(shí)，首先發(fā)生Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl反應(yīng)，消耗一部分稀鹽酸，且無氣體生成，此為OA段；然后發(fā)生NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑反應(yīng)，此為AB段.因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中多生成了一部分NaHCO3，所以圖像最終呈現(xiàn)的特征為OAlt;AB，選項(xiàng)正確.D選項(xiàng)，圖（d）的特征為OA＞AB，即OA段消耗的鹽酸大于AB段所消耗的，說明除了NaHCO3外，還存在一個(gè)只消耗鹽酸但不生成氣體的溶質(zhì)，即NaOH，所以其成分應(yīng)為Na2CO3、NaOH，D錯(cuò)誤.

點(diǎn)評(píng) 鈉鹽圖像中，需要首先理解圖像的含義.圖像的橫坐標(biāo)為滴加稀鹽酸的量，縱坐標(biāo)為生成二氧化碳的量.解題時(shí)，著重從兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分析.一是起點(diǎn)，二是轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如圖4所示.

2.2 斜率拐點(diǎn)定組成

例2 取來兩份等濃度的NaOH溶液A和B，每份10 mL，分別向A、B中通入不等量的CO2，再繼續(xù)向溶液中逐滴加入0.1 mol/L的鹽酸，標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的CO2氣體體積與所加的鹽酸溶液體積之間的關(guān)系如圖5所示，請(qǐng)求出原NaOH溶液的物質(zhì)量濃度.

解析 先從A曲線進(jìn)行分析.當(dāng)在NaOH溶液中通入CO2時(shí)，可能出現(xiàn)4種不同的情況，即Na2CO3、NaHCO3的單一溶液、NaOH和Na2CO3的混合溶液以及Na2CO3和NaHCO3的混合溶液.A的圖像特點(diǎn)為“前長后短”型，所以組成為NaOH和Na2CO3的混合溶液.B曲線其屬于“前短后長”型，組成為Na2CO3和NaHCO3的混合溶液.求解原溶液中NaOH的物質(zhì)量濃度，則需要根據(jù)公式c=nV進(jìn)行計(jì)算，已知每份的體積為10 mL，關(guān)鍵在于求解氫氧化鈉的物質(zhì)量.對(duì)于A或者B曲線，當(dāng)反應(yīng)到達(dá)拐點(diǎn)處時(shí)，意味著加入鹽酸不再發(fā)生化學(xué)變化，因此拐點(diǎn)處的溶質(zhì)組成均為NaCl，此時(shí)有n（Na+）=n（Cl-）.無論原溶液在通入二氧化碳后發(fā)生了何種變化，其鈉離子的來源均為NaOH.氯離子則全部由鹽酸提供，此時(shí)則有n（NaOH）=n（HCl）.則求解出鹽酸的物質(zhì)量大小，即為NaOH的物質(zhì)量大小.鹽酸的濃度已知，為0.1 mol/L，消耗的體積可以依據(jù)圖像得到.A曲線和B曲線，鹽酸的消耗體積均為90 mL，因此n（HCl）=cv=0.1 molL×90 mL=0.009 mol.所以原溶液中NaOH的物質(zhì)量濃度c=nV=0.009 mol0.01 L=0.9 mol/L.

點(diǎn)撥 從最終的溶質(zhì)為NaCl的角度出發(fā)，利用Na守恒和Cl守恒進(jìn)行分析，在拐點(diǎn)處存在n（Na+）=n（Cl-）的關(guān)系.

當(dāng)涉及“原溶液NaOH”相關(guān)量的判斷，要根據(jù)圖像的“拐點(diǎn)”鹽酸的消耗量，方便快遞地確定“Na”的量.

例3 將露置于空氣中的某氫氧化鈉固體樣品溶于水，向所得溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量，生成的CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與加入的鹽酸的體積有如圖6所示的關(guān)系（不考慮CO2在水中的溶解）.下列說法不正確的是（" ）.

A.滴加鹽酸0-150 mL段發(fā)生的反應(yīng)依次為

OH++H+H2O;CO2-3+H+HCO-3

B.所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.4 mol/L

C.CO2體積不再改變時(shí)，溶液中的溶質(zhì)為NaCl

D.該樣品中NaOH與Na2CO3物質(zhì)的量之比為1∶2

解析 圖像的特征為“前長后短”，屬于NaOH和Na2CO3的混合溶液.當(dāng)在該溶液中逐漸加入鹽酸時(shí)，NaOH會(huì)先和HCl發(fā)生中和反應(yīng)，然后是碳酸鈉和HCl發(fā)生第一階段的反應(yīng)，生成NaHCO3，最后是碳酸氫鈉進(jìn)一步和鹽酸反應(yīng)，釋放出CO2.A選項(xiàng)，問的是未產(chǎn)生氣體的階段，此時(shí)只發(fā)生中和反應(yīng)以及碳酸根和氫離子結(jié)合，A選項(xiàng)正確.B選項(xiàng)，根據(jù)公式n=VVm，解得二氧化碳的物質(zhì)量為0.02 mol，則該階段對(duì)應(yīng)的鹽酸物質(zhì)量為0.02 mol，體積為V=200 mL-150 mL=50 mL.根據(jù)公式求解得到鹽酸的物質(zhì)量濃度為0.4 mol/L，B選項(xiàng)正確.C選項(xiàng)，當(dāng)達(dá)到拐點(diǎn)處時(shí)，所有的鈉鹽均通過轉(zhuǎn)化生成NaCl，選項(xiàng)正確.D選項(xiàng)，分析兩種溶質(zhì)的比例關(guān)系，為該類題的常見考法.將圖像分為“0-50”“50-100”“100-150”“150-200”四等份，代表有4份鹽酸.由例2知道，可以通過“拐點(diǎn)”處鹽酸的量，確定“Na”的總量.一共有4份鹽酸，因此，原溶液中有4份“Na”；斜率處消耗了1份鹽酸，則說明有1份的“C”因此與原溶液中有“1份C、4份的Na”，即C∶Na=1∶4.溶液的組成為“NaOH和Na2CO3”，則兩物質(zhì)之比為2∶1，D選項(xiàng)錯(cuò)誤，答案為D.

點(diǎn)撥 確定鈉碳比是求解鈉鹽混合溶液比例的關(guān)鍵所在.通過對(duì)拐點(diǎn)、斜率進(jìn)行分析，依據(jù)鹽酸的消耗量，運(yùn)用守恒思想，確定出鈉原子和碳原子的比例，然后再結(jié)合混合溶液中溶質(zhì)的組成，則可分析出溶液的具體成分.在確定具體成分時(shí)，其中一種是進(jìn)行未知數(shù)的設(shè)置，運(yùn)用比例式進(jìn)行求解運(yùn)算.如在例3中，設(shè)NaOH物質(zhì)量為x，Na2CO3的物質(zhì)量為y，則可以有x+2yy=41，則xy=21.

3 結(jié)束語

鈉鹽的圖像問題，實(shí)質(zhì)分為兩大類，一種是“溶質(zhì)成分”的定性分析，此時(shí)需要依據(jù)圖像的“長短”特征進(jìn)行判斷；另一種為溶液的定量分析，此時(shí)的解題思路是根據(jù)守恒思想，結(jié)合“拐點(diǎn)”和“斜率”處的等量關(guān)系進(jìn)行分析判斷.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張寶如.“鈉及其化合物”常見考點(diǎn)例析與規(guī)律總結(jié)［J］.理科考試研究（高中版），2019，26（6）：53-58.

［2］ 羅功舉.鈉及其化合物熱點(diǎn)問題分析［J］

.數(shù)理化學(xué)習(xí)（高三版），2014（6）：39-41.

［責(zé)任編輯：季春陽］