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(xué)興趣小組對(duì)某純堿樣品進(jìn)行下列探究活動(dòng)．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?jǐn)?shù)的稀鹽酸并不斷振蕩，發(fā)現(xiàn)剛開(kāi)始時(shí)并無(wú)氣泡，一段時(shí)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(yīng)是：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，然后發(fā)生的反應(yīng)是：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)得加入稀鹽酸的質(zhì)量和溶液總質(zhì)量的關(guān)系如圖甲所示．請(qǐng)你解決下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)上述信息，請(qǐng)?jiān)趫D乙坐標(biāo)系中畫出實(shí)驗(yàn)過(guò)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(jì)算具體數(shù)據(jù)）．
（2）計(jì)算樣品中NaCl和Na₂CO₃的質(zhì)量比．
（3）計(jì)算實(shí)驗(yàn)中恰好完全反應(yīng)時(shí)所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析：（1）鹽酸首先與碳酸鈉反應(yīng)，沒(méi)有二氧化碳產(chǎn)生，然后與碳酸氫鈉反應(yīng)，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(dāng)完全反應(yīng)時(shí)，氣體不再生成；
（2）因?yàn)辂}酸與氯化鈉不反應(yīng)，分析圖示數(shù)據(jù)可知，AB段表示鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)，BC段表示鹽酸與碳酸氫鈉反應(yīng)．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量=反應(yīng)前物質(zhì)質(zhì)量總和-反應(yīng)后物質(zhì)質(zhì)量總和；根據(jù)化學(xué)方程式可知，完全反應(yīng)的情況下，參與反應(yīng)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(jì)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(jìn)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(yīng)時(shí)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(yīng)生成的氯化鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)生成的氯化鈉），然后根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可．

解答：解：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量=73g+11g+20.4g-100g=4.4g；
（1）如右圖：
（2）反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
設(shè)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(shè)碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)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(shè)碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)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(yīng)時(shí)所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?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(yīng)時(shí)所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.1%．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查學(xué)生利用化學(xué)方程式和質(zhì)量守恒定律進(jìn)行計(jì)算的能力．本題所涉數(shù)據(jù)較多，學(xué)生需認(rèn)真分析數(shù)量關(guān)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．