Question

将碳酸钠和硫酸钠的固体混合物6g，放入烧杯中，再加入一定量的稀硫酸，在一定时间内恰好完全反应，无固体剩余，所得溶液溶质质量分数为19.5%，反应的时间（t）和烧杯及其所盛物质总质量（m）的关系如图所示．
（1）生成气体的质量为

 

．
（2）求6g固体混合物中碳酸钠的质量．
（3）根据所给条件能计算出所加稀硫酸的溶质质质量分数吗？

 

（填“能”或“不能”），如能，需要分别计算纯净物

 

的质量；如不能，你认为只要知道

 

的值就可以计算了（如果“能”，此空不填）．

Answer 1

分析：向碳酸钠和硫酸钠的混合物中加入稀硫酸，碳酸钠与硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，由于放出气体二氧化碳而使烧杯内所盛物质的总质量减小，质量减小的值即反应放出的二氧化碳的质量；
根据反应的化学方程式，由放出二氧化碳的质量可计算混合物中碳酸钠的质量；
要计算所加稀硫酸的溶质质量分数，需要知道所加稀硫酸的质量和稀硫酸中硫酸的质量，而硫酸的质量可由反应放出二氧化碳气体的质量求得；要求得所加稀硫酸的质量，可根据质量守恒定律，所加稀硫酸的质量=反应后所得溶液质量+放出气体二氧化碳的质量-固体混合物的质量．

解答：解：（1）根据烧杯中所盛物质的质量曲线，反应放出二氧化碳的质量=62.2g-60.0g=2.2g；
故答案为：2.2g；
（2）设原混合物中碳酸钠的质量为x．
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106                44
x                  2.2g

106

x

=

44

2.2g

 
x=5.3g
答：6g固体混合物中碳酸钠的质量为5.3g；
（3）设参加反应硫酸的质量为a，反应生成硫酸钠的质量为b
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
       98    142   44
       a      b    2.2g

98

a

=

44

2.2g

  a=4.9g

142

b

=

44

2.2g

b=7.1g
则反应后所得硫酸钠溶液的质量=

7.1g+(6g-5.3g)

19.5%

=40g
所加稀硫酸溶液的质量=40g+2.2g-6g=36.2g
所加稀硫酸的溶质质质量分数=

4.9g

36.2g

×100%≈13.5%
故答案为：能；H₂SO₄和Na₂SO₄．

点评：根据质量守恒定律，反应后所得溶液的质量=所加稀硫酸的质量+固体混合物的质量-放出气体的质量．