题目内容

4．现有HCl与CaCl2的混合溶液，为分析混合溶液中HCl和CaCl2的质量分数，设计如图1实验方案：

【实验数据】实验记录了两组数据：
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）混合溶液中溶质HCl的质量为7.3g．
（2）混合溶液中CaCl2的质量分数为多少？（写出计算过程）
（3）若在100g混合溶液中不断加入10.6%的Na2CO3的溶液，请你在如图2中画出加入Na2CO3溶液的质量与产生沉淀的质量的关系图．（相对原子质量：H 1；Cl 35.5；Na 23；O 16；Ca 40；C 12）

分析 （1）由题意可以知道生成二氧化碳的质量为4.4g，可以据此结合碳酸钠和盐酸反应的化学方程式求算出氯化氢的质量．
（2）根据图中数据可以知道生成沉淀的质量为10g，可以据此结合碳酸钠和氯化钙反应的化学方程式求算出氯化钙的质量，然后求出其质量分数即可．
（3）根据题中所给物质的性质可以知道，在盐酸存在的情况下碳酸钙不可能以沉淀的形式析出，可以据此结合题中所给数据完成作图．

解答 解：（1）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，
设混合溶液中含有氯化氢的质量为x，生成氯化钠的质量为y，消耗碳酸钠的质量为z．
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
106     73    117      44
 z      x      y       4.4g
$\frac{106}{z}=\frac{73}{x}=\frac{117}{y}=\frac{44}{4.4g}$
解得：x=7.3g
解得：y=11.7g
解得：z=10.6g
（2）设混合溶液中CaCl2的质量为m，生成氯化钠的质量为n，消耗碳酸钠的质量为p．
CaCl2+Na2CO3═CaCO3↓+2NaCl
111    106    100     117
 m      p     10g      n
$\frac{111}{m}=\frac{100}{10g}=\frac{106}{p}=\frac{117}{n}$
解得：m=11.1g
解得：n=11.7g
解得：p=10.6g；
混合溶液中CaCl2的质量分数为：$\frac{11.1g}{100g}$×100%=11.1%；
答：混合溶液中CaCl2的质量分数为11.1%．
（3）根据题中所给物质的性质可以知道，在盐酸存在的情况下碳酸钙不可能以沉淀的形式析出，所以加入的碳酸钠要先和盐酸反应，
盐酸消耗碳酸钠溶液的质量为：10.6g÷10.6%=100g，
氯化钙消耗碳酸钠溶液的质量为：10.6g÷10.6%=100g
可以知道，盐酸消耗碳酸钠溶液的质量为100g，即当滴入100g碳酸钠溶液后才会产生沉淀，其中生成沉淀的质量为10g，此时一共消耗碳酸钠溶液的质量为100g+100g=200g，可以据此描点连线得出加入Na2CO3溶液的质量与产生沉淀的质量的关系图（见答案）．
故答案为：（1）7.3g；
（2）11.1%
（3）；

点评 要想解答好这类题目，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，结合所学的相关知识和技能，细致地分析题意并细心地探究、推理后，按照题目要求进行认真地解答即可．

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