Question

14．现有HCl与CaCl₂的混合溶液，为了分析混合溶液中HCl和CaCl₂的质量分数，设计了如下实验方案（假设反应都是充分完全）：

【实验数据】实验共记录了两组数据：
第①组，气体吸收完全后，NaOH溶液质量增加4.4g；
第②组，沉淀完全后，经过滤、洗涤、烘干后得到固体的质量为10g．
根据实验设计及有关数据进行分析与计算：
（1）实验中生成的气体用氢氧化钠溶液吸收时发生的反应方程式为CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）混合溶液中CaCl₂的质量分数为多少？（写出计算过程，保留结果至0.1%，下同）
（3）实验中混合溶液与Na₂CO₃溶液恰好完全反应，经过滤后所得滤液中溶质的质量分数为多少？（不考虑过滤中的损失．）

Answer 1

分析 （1）根据二氧化碳与氢氧化钠的反应写出反应的化学方程式；
（2）由题意可以知碳酸钠与氯化钙反应生成了碳酸钙沉淀和氯化钠，根据沉淀的质量可求出氯化钙、碳酸钠、氯化钠的质量，据此可计算出混合溶液中CaCl₂的质量分数；
（3）根据图中数据可以知道生成二氧化碳的质量为4.4g，结合碳酸钠和盐酸反应的化学方程式可以求出碳酸钠的质量、氯化钠的质量，再根据溶质质量分数的计算公式计算出混合溶液与Na₂CO₃溶液恰好完全反应，经过滤后所得滤液中溶质的质量分数．

解答 【解答】解：（1）根据题意可知，混合液中的稀盐酸与碳酸钠反应生成的二氧化碳气体与氢氧化钠反应生成了碳酸钠和水，反应的化学方程式是：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）设混合溶液中CaCl₂的质量为x、生成的氯化钠的质量为y，与氯化钙反应的碳酸钠的质量为z
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
111       106        100        117
x           z           10g         y
$\frac{111}{x}=\frac{106}{z}=\frac{100}{10g}=\frac{117}{y}$
解得：x=11.1g   y=11.7g   z=10.6g
∴混合溶液中CaCl₂的质量分数为：$\frac{11.1g}{100g}$×100%=11.1%；
（3）氢氧化钠溶液增加的质量即为碳酸钠和盐酸反应生成二氧化碳的质量，即为4.4g，
设与盐酸反应的碳酸钠的质量为m，生成的氯化钠的质量为n
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑         
106                117             44
  m                   n             4.4g
$\frac{117}{44}=\frac{z}{4.4g}$    解得m=10.6g    n=11.7g
反应的碳酸钠的质量为：$\frac{10.6g+10.6g}{10.6%}$=200g
经过滤后所得滤液中溶质的质量分数为：$\frac{11.7g+11.7g}{100g+200g-10g-4.4g}×100%$≈8.2%
故答案为：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；（2）（2）混合溶液中CaCl₂的质量分数为11.1%；（3）实验中混合溶液与Na₂CO₃溶液恰好完全反应，经过滤后所得滤液中溶质的质量分数为8.2%

点评 要解答好这类题目，首先，要理解和熟记根据化学反应方程式的计算步骤和格式，以及与之相关的知识等．然后，根据所给的问题情景，结合反应流程，物质间反应的方程式，按照题目要求进行认真地解答即可．