专题06Na2CO3NaHCO3与盐酸反应的图像分析（重难点讲义）化学人教版2019

专题06Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的图像分析1.掌握Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应的分步机理；2.理解不同滴加顺序对反应现象的影响（如正向/反向滴定）；3.能根据图像特征判断溶液中溶质成分及比例；4.通过分析V(CO2)V(HCl)图像建立定量计算能力；5.运用离子方程式解释图像分段特征（如OA=AB或OA≠AB）；6.设计实验验证混合物成分（如NaOH/Na2CO3共存体系）。一、Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应原理1.实验探究——碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的比较实验装置实验操作实验现象离子方程式及结论在两支试管中分别加入3mL稀盐酸，将两个各装有少量等质量的Na2CO3、NaHCO3粉末的小气球分别套在两支试管的管口。将气球内的Na2CO3和NaHCO3同时倒入试管中。两个气球均膨胀；NaHCO3与盐酸混合比Na2CO3与盐酸混合气球膨胀得快且大。NaHCO3与盐酸反应比等质量的Na2CO3与盐酸反应产生气体多且剧烈。Na2CO3、NaHCO3分别与盐酸反应的离子方程式为COeq\o\al(2－,3)＋2H＋CO2↑＋H2O、HCOeq\o\al(－,3)＋H＋CO2↑＋H2O。2.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应原理（1）Na2CO3与盐酸反应原理——分步反应原理①盐酸少量：Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl，离子方程式为COeq\o\al(2－,3)＋H＋HCO3②盐酸过量：Na2CO3＋2HCl2NaCl＋CO2↑＋H2O，离子方程式为COeq\o\al(2－,3)＋2H＋CO2↑＋H2O③在Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，Na2CO3先转化为NaHCO3：Na2CO3＋HClNaHCO3＋NaCl；盐酸过量后，NaHCO3转化为CO2和H2O，现象为：先无气体产生，后有气体产生。④在盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液，开始盐过量，Na2CO3直接转化CO2和H2O，盐酸反应完后，再加入Na2CO3溶液不发生反应，该过程的现象为先有气体产生，后无气体产生。（2）NaHCO3与盐酸反应原理①不管盐酸是否过量，NaHCO3直接转化为CO2和H2O，现象为开始就有气体产生。②不管是在NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，还是在盐酸中逐滴加入NaHCO3溶液，NaHCO3均直接转化为CO2和H2O，现象为开始就有气体产生。二、Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象1.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象分析①向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。图象特点：Oa段、ab段消耗盐酸的体积相等。反应原理：Oa段COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，ab段HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。②向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示。图象特点：从O点开始即产生CO2气体。反应原理：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。③向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比为m：n＝1：1，其他比例时的图象略)。图象特点：Oa段消耗HCl的量小于ab段消耗HCl的量。反应原理：Oa段COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)，ab段HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。④向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积关系如图所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比xy＝11，其他比例时的图象略)。图象特点：Oa段消耗HCl的量大于ab段消耗HCl的量。反应原理：Oa段H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab段HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。2.Na2CO3、NaHCO3与盐酸反应的基本图象规律总结若V(Oa)＝V(ab)(即Oa段与ab段消耗盐酸的体积相同)溶液中的溶质为Na2CO3涉及离子方程式Oa：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积大于ab段消耗盐酸的体积)溶液中的溶质为Na2CO3和NaOH涉及离子方程式Oa：OH－＋H＋=H2O、COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑若V(Oa)<V(ab)(即Oa段消耗盐酸的体积小于ab段消耗盐酸的体积)溶液中的溶质为Na2CO3和NaHCO3涉及离子方程式Oa：COeq\o\al(2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al(－,3)；ab：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑若a＝0(即图像从原点开始)溶液中的溶质为NaHCO3涉及离子方程式：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑题型01纯Na2CO3与盐酸反应的基本图象分析【典例】在82.8克碳酸钠溶液中，逐滴加入盐酸，所加盐酸的质量与产生气体的质量关系如图所示(滴加过程中先发生化学反应：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl)。试计算(不考虑气体的溶解和盐酸的挥发)：（1）m的值为。（2）刚好不再产生气体时，溶液中溶质的质量分数(写出化学方程式及计算过程)。【答案】（1）6.6（2）10%A．段反应的离子方程式与段反应的离子方程式相同C．b点的数值为【答案】C题型02纯NaHCO3与盐酸反应的基本图象分析【典例】向0.06molNaHCO3溶液中逐滴加入1mol/L盐酸，CO2体积与盐酸体积关系如图：求：（1）反应的离子方程式；（2）消耗盐酸的体积。（2）消耗HCl物质的量=n(NaHCO₃)=0.06mol，V(HCl)=0.06mol/(1mol/L)=0.06L，即消耗HCl60mL。【变式】向一定量NaHCO3溶液中滴加盐酸，产生CO2质量与盐酸体积关系如图：求NaHCO3的物质的量。【答案】0.04mol题型03Na2CO₃、NaHCO₃混合物‌与盐酸反应的基本图象分析【典例】向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体。充分反应后。再向所得溶液中逐滴加入0.2ml/L的盐酸。产生CO2气体的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示。下列判断正确的是A．所得溶液溶质成分为NaOH和Na2CO3B．通入CO2在标准状况下的体积为448mLC．原NaOH溶液的浓度为0.2mol/LD．所得溶液溶质成分的物质的量之比为1：3【答案】C【变式】取一定量的NaOH溶液通入后，再继续向该溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸，产生的体积与所加盐酸体积之间的关系如图所示，下列说法不正确的是A．原溶液中NaOH的物质的量为0.75molD．原溶液通入标准状况下为112mL【答案】A题型04Na2CO₃、NaOH混合物‌与盐酸反应的基本图象分析A．在0~a内，只发生了酸碱中和反应【答案】C【答案】B【思维建模】用数形结合思想理解Na2CO3、NaHCO3与盐酸的反应（1）向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸，第一步：COeq\o\al(2－,3)转化为HCOeq\o\al(－,3)，无气体产生；第二步：HCOeq\o\al(－,3)与H＋反应产生CO2。消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示；（2）向NaHCO3溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示；（3）向NaOH、Na2CO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y＝1∶1，其他比例时的图像略)；（4）向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入盐酸，消耗盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n＝1∶1，其他比例时的图像略)。【巩固训练】则下列分析与判断不正确的是A．M中只有一种溶质的有①和③B．M中有两种溶质的有②和④【答案】C【分析】发生反应为：NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，由方程式可知碳酸钠转化为碳酸氢钠消耗盐酸与碳酸氢钠反应消耗盐酸体积相等，结合图像分析解答。【解析】A．图①中加入盐酸即有CO2生成，说明溶质只有一种，即NaHCO3，图③中OA=AB，说明溶质只有Na2CO3，故A正确；B．图②中OA＜AB，说明溶液M中含有Na2CO3和NaHCO3两种溶质，图④中OA＞AB，说明溶液M中含有NaOH和Na2CO3两种溶质，故B正确；C．图②中OA＜AB，说明溶液M中含有Na2CO3和NaHCO3两种溶质，故C错误；D．图④中OA＞AB，说明溶液M中含有NaOH和Na2CO3两种溶质，故D正确。故选：C。A． B．C． D．【答案】DC．B中所含溶质物质的量之比是【答案】D【分析】当将稀盐酸逐滴滴到碳酸钠溶液中时，Na2CO3跟盐酸的反应是分步进行的，①Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，②NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，并且可以看出，当反应完全进行时，两个过程消耗HCl的量相等，若溶液中还有氢氧化钠，则首先发生反应NaOH+HCl=NaCl+H2O，根据反应的化学方程式结合消耗盐酸的体积进行计算，设没有产生气体时消耗盐酸的体积为V1，产生气体时消耗盐酸的体积为V2。【答案】D【分析】向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加盐酸时，先发生氢氧化钠与盐酸的中和反应：NaOH+HCl=NaCl+H2O，氢氧化钠反应完毕后再发生碳酸钠与盐酸的反应：HCl+Na2CO3=NaHCO3+NaCl，最后发生发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。5．（2324高一上·全国·月考）向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后，再向所得溶液中逐滴加入一定浓度的盐酸，产生CO2的体积与所加盐酸体积之间关系如图所示。下列判断正确的是

A．所得溶液的溶质成分为NaOH、Na2CO3 B．所得溶液的溶质成分为Na2CO3C．所得溶液的溶质成分为NaHCO3、Na2CO3 D．所得溶液的溶质成分为NaHCO3【答案】C【解析】当向100mLNaOH溶液中通入一定量的CO2气体时，反应有两种可能情况：2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O或NaOH＋CO2=NaHCO3，在加入盐酸100mL时，溶液中溶质可能有四种情况，分别为A、B、C、D四个选项，根据盐酸由0mL滴至25mL时没有CO2产生，由25mL滴至100mL时，发生反应NaHCO3＋HCl=NaCl＋CO2↑＋H2O生成CO2，后一段反应消耗的盐酸大于前一段反应消耗的，可知所得溶液的溶质成分为NaHCO3、Na2CO3；答案选C。C．与NaOH反应消耗的稀硫酸体积是40mL【答案】C【答案】C【答案】B【答案】D10.（2324高一上·贵州黔南·期中）向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·L1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示回答下列问题（1）0~a范围内主要发生的反应离子方程式为。（2）ab段发生的化学反应方程式为。（3）a的值是、NaOH的物质的量为、NaOH和Na2CO3的物质的量浓度之比为。（2）NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑（3）0.30.02mol2:1【强化训练】ABCD【答案】C【解析】0.4gNaOH的物质的量为0.4g÷40g/mol=0.01mol,1.06g Na2CO3的物质的量为1.06g÷106g/mol=0.01mol。反应分为三个阶段进行：①盐酸加入混合溶液中和NaOH，发生反应：NaOH+HCl=NaCl+H2O，所以开始没有气体产生，0.01molNaOH完全反应需要0.01molHCl,消耗盐酸体积为0.01mol÷0.1mol/L=0.1L；②再加入盐酸，先发生反应：HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3，没有气体产生，0.01molNa2CO3完全转化为NaHCO3消耗HCl为0.01mol,生成0.01molNaHCO3，该阶段消耗盐酸体积为0.1L，前两个阶段共消耗盐酸为0.2L；③再加入盐酸，发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，有CO2气体产生，0.01molNaHCO3消耗HCl为0.01mol,生成0.01molCO2，该阶段消耗盐酸体积为0.1L，三个阶段共消耗盐酸为0.3L，选项中C符合，故选：C。【答案】C【分析】200g8%的NaOH溶液中含有氢氧化钠16g，物质的量为0.4mol，根据图象，开始时无气体产生，滴加稀盐酸至150g时开始产生气体，则该阶段一定有反应Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl发生，继续滴加稀盐酸到200g时，气体质量最大，该阶段发生的反应为NaHCO3+HCl=NaCl+H2O＋CO2↑，消耗的盐酸为50g，则原溶液中的Na2CO3最多消耗50g盐酸，而B点之前消耗150g盐酸，所以NaOH有剩余，与盐酸发生反应NaOH+HCl=NaCl+H2O，消耗150g50g=100g盐酸，滴加盐酸前溶质为NaOH和Na2CO3；3．（2324高一上·江苏徐州·期中）向NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加0.1mol·L1稀盐酸，CO2的生成量与加入盐酸的体积(V)的关系如图所示。下列判断正确的是A．在0～a范围内，只发生中和反应C．a=0.3D．原混合溶液中NaOH与Na2CO3的物质的量之比为1∶2【答案】CA．①代表产生的物质的量【答案】B【分析】向100mlNaOH溶液中通入一定量的CO2气体，充分反应后再向所得溶液中逐滴滴加1mol⋅L−1的盐酸，曲线①随盐酸体积增大而增大，为NaCl，曲线②随盐酸体积先增大后减小，为NaHCO3，曲线③随盐酸体积增大而增大，为CO2。5．（2425高一上·山东烟台·月考）将一定量的CO2气体通入2L未知浓度的NaOH溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与HCl的物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发)下列说法正确的是A．Oa段发生的反应：NaOH+HCl=NaCl+H2OB．O点溶液中所含溶质的化学式为NaHCO3、Na2CO3C．标准状况下，通入CO2的体积为4.48LD．原NaOH溶液的溶质的物质的量为5mol【答案】D【分析】Na2CO3与盐酸的反应分步进行：Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，由图象可知生成二氧化碳消耗的HCl的物质的量小于从反应到开始产生二氧化碳阶段消耗的HCl，说明O点溶质为NaOH、Na2CO3；则Oa段发生反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O、Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl；ab段开始生成二氧化碳气体，发生反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；加入5molHCl后气体的物质的量不再变化，据此分析解题；【解析】A．由分析可知，Oa段发生的反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O、Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，A错误；B．由分析可知，O点溶液中所含溶质的化学式为NaOH、Na2CO3，B错误；C．由图可知，a点时开始生成气体，故发生反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，至生成二氧化碳体积最大时，该阶段消耗的HCl的物质的量为2mol，由方程式可知产生二氧化碳的物质的量为2mol，生成的二氧化碳的物质的量等于开始通入的二氧化碳的物质的量，故开始通入的二氧化碳的体积为：2mol×22.4L/mol=44.8L，C错误；D．加入5molHCl生成二氧化碳体积最大，此时溶液中溶质为NaCl，根据氯离子守恒有n(NaCl)=n(HCl)，根据钠离子守恒有n(NaOH)=n(NaCl)，故n(NaOH)=n(HCl)=5mol，原NaOH溶液的物质的量5mol，D正确；故选D。【答案】D7.（2324高一上·江苏扬州·期中）取A、B两份等物质的量浓度的NaOH溶液，每份100mL，先分别向A、B中通入不等量的CO20.lmol溶液中逐滴加入0.lmol·L1的盐酸，产生如图所示关系，下列说法不正确的是B．加盐酸之前A溶液中的溶质是氢氧化钠和碳酸钠C．B曲线最终产生的CO2标准状况下体积为33.6mLD．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.075mol·L1【答案】B【分析】若氢氧化钠溶液与盐酸反应得到的溶液中只含有碳酸钠溶液，与盐酸反应的方程式为Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，则滴加盐酸没有二氧化碳气体生成阶段和继续滴加生成二氧化碳气体阶段消耗盐酸的体积比为1：1，由图可知，A、B中起始加入盐酸没有二氧化碳气体生成和继续滴加盐酸反应生成二氧化碳气体消耗盐酸的体积比分别为25mL：(75—25)mL=1：2、60mL：(75—60)mL=4：1，则A为氢氧化钠溶液与盐酸反应得到的碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液、B为氢氧化钠溶液与盐酸反应得到的氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液。【答案】D9.（2425高一上·湖北黄冈·月考）向500mL2.2mol/LNaOH溶液中通入一定体积的CO2使其充分反应，再向所得溶液中逐滴滴加1mol/L稀盐酸，测得产生CO2的物质的量随加入盐酸的体积变化如图所示。下列说法正确的是A．所有过程中Na+没有参与反应，故c(Na+)一直保持不变B．0点溶液组成为n(NaOH)：n(Na2CO3)=1：2C．图中的a=0.4，b=1.0【答案】D【分析】向NaOH溶液中通入一定量CO2气体，和少量二氧化碳反应生成碳酸钠、和过量二氧化碳反应生成碳酸氢钠，当该反应完成后，向所得溶液中滴入稀盐酸，氢氧化钠若过量，则盐酸首先和氢氧化钠生成氯化钠和水，再和碳酸钠发生反应：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，最后发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，两步反应消耗HCl的物质的量及体积相同；在500mL2.2mol/LNaOH溶液中含有溶质的物质的量为n(NaOH)=2.2mol/L×0.5L=1.1mol，从B点到C点发生反应：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，在C点CO2气体达到最大量，此时反应完全，溶液为NaCl溶液，根据元素守恒可知n(HCl)=n(NaCl)=n(NaOH)=1.1mol、n(CO2)=1.1mol0.6mol=0.5mol，a=0.5mol，由于稀盐酸浓度是1mol/L，故此时盐酸的体积是1.1mol÷1mol/L=1.1L，b=1.1；发生该反应消耗HCl溶液体积是1.1L0.6L=0.5L＜0.6L，说明NaOH溶液与CO2气体反应时NaOH未完全反应，所得溶液为NaOH与Na2CO3的混合溶液，且碳酸钠和盐酸反应生成碳酸氢钠消耗盐酸0.5L，则氢氧化钠和盐酸反应消耗盐酸0.6L0.5L=0.1L；所以A点溶质为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠，B点溶质为氯化钠、碳酸氢钠，C点溶质为氯化钠，D点溶质为氯化钠、HCl；10.（2324高一上·山东·月考）向200mLcmol/L的NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2，充分反应后，得到溶液X，向所得的溶液X中逐滴滴加2mol/L的盐酸，得到气体的体积(标准状况下，且不考虑气体的溶解)与加入盐酸体积的关系如图所示：请回答下列问题：（1）B点对应的溶液中溶质的化学式为。（2）若2V1=V2，则溶液X的溶质名称为，OA段发生反应的离子方程式为。（3）若2V1>V2，则向溶液X中滴加盐酸的过程中发生的反应分为三个阶段，第一阶段的离子方程式为。（4）若V2=3V1，则溶液X的溶质的成分及物质的量之比为。（5）若V1=0，a=6.72，则V2=，c=。【答案】（1）NaCl（3）H++OH=H2O（4）n(Na2CO3)：n(NaHCO3)=1：1（5）1501.5【分析】NaOH溶液中缓慢通入一定量的CO2，充分反应，所得溶液，可以是碳酸钠，还可以是碳酸氢钠，还可以是碳酸钠和氢氧化钠的混合物，或是碳酸氢钠和碳酸钠的混合物。若只有Na2CO3溶液，滴入盐酸先生成碳酸氢钠