Question

工業(yè)上“侯氏”制堿法制得的純堿產(chǎn)品中常含有少量的氯化鈉．某化學興趣小組對某純堿樣品進行下列探究活動．稱取11g樣品于燒杯中，加20.4g水將其溶解，然后逐滴加入一定質(zhì)量分數(shù)的稀鹽酸并不斷振蕩，發(fā)現(xiàn)剛開始時并無氣泡，一段時間后才有氣泡產(chǎn)生，這引起了他們的好奇．查閱資料知道：首先發(fā)生的反應是：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，然后發(fā)生的反應是：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．實驗過程中，測得加入稀鹽酸的質(zhì)量和溶液總質(zhì)量的關系如圖甲所示．請你解決下列問題：

（1）根據(jù)上述信息，請在圖乙坐標系中畫出實驗過程中產(chǎn)生CO₂的質(zhì)量隨滴加鹽酸質(zhì)量的變化曲線（不必計算具體數(shù)據(jù)）．
（2）計算樣品中NaCl和Na₂CO₃的質(zhì)量比．
（3）計算實驗中恰好完全反應時所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析：（1）鹽酸首先與碳酸鈉反應，沒有二氧化碳產(chǎn)生，然后與碳酸氫鈉反應，生成二氧化碳的質(zhì)量隨滴入鹽酸質(zhì)量的增加而增加，當完全反應時，氣體不再生成；
（2）因為鹽酸與氯化鈉不反應，分析圖示數(shù)據(jù)可知，AB段表示鹽酸與碳酸鈉反應，BC段表示鹽酸與碳酸氫鈉反應．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成二氧化碳氣體的質(zhì)量=反應前物質(zhì)質(zhì)量總和-反應后物質(zhì)質(zhì)量總和；根據(jù)化學方程式可知，完全反應的情況下，參與反應的碳酸鈉質(zhì)量與生成的碳酸氫鈉質(zhì)量成正比例，碳酸氫鈉質(zhì)量與二氧化碳質(zhì)量成正比例，由此推斷，碳酸鈉質(zhì)量與二氧化碳質(zhì)量成正比例，據(jù)此計算出碳酸鈉的質(zhì)量；樣品質(zhì)量-碳酸鈉質(zhì)量=氯化鈉質(zhì)量，進而得出樣品中NaCl和Na₂CO₃的質(zhì)量比；
（3）分析題意可知，恰好完全反應時所得溶液的溶質(zhì)是氯化鈉（包括樣品中的氯化鈉、碳酸鈉與鹽酸反應生成的氯化鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應生成的氯化鈉），然后根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)公式計算即可．

解答：解：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成二氧化碳氣體的質(zhì)量=73g+11g+20.4g-100g=4.4g；
（1）如右圖：
（2）反應的化學方程式為：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
設樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量為x，
∴Na₂CO₃----CO₂
106       44
  x        4.4g
∴

106

44

=

x

4.4g

，
解之得：x=10.6g；
則樣品中NaCl和Na₂CO₃的質(zhì)量比為：（11g-10.6g）：10.6g=2：53；
（3）①設碳酸鈉與鹽酸反應生成的氯化鈉的質(zhì)量為y，
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
106              58.5
10.6g             y
∴

106

58.5

=

10.6g

y

，
解之得：y=5.85g；
②設碳酸氫鈉與鹽酸反應生成的氯化鈉質(zhì)量為z，
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
          58.5  44
           z    4.4g
∴

58.5

44

=

z

4.4g

，
解之得：z=5.85g；
則恰好完全反應時所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為：

5.85g+5.85g+11g-10.6g

100g

×100%=12.1%．
答：（2）樣品中NaCl和Na₂CO₃的質(zhì)量比為2：53；
（3）恰好完全反應時所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為12.1%．

點評：本題主要考查學生利用化學方程式和質(zhì)量守恒定律進行計算的能力．本題所涉數(shù)據(jù)較多，學生需認真分析數(shù)量關系，找出數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，得出生成二氧化碳的質(zhì)量，就可以順利答題．