Question

某含有杂质的Na₂CO₃固体（杂质不溶于水，也不与酸反应），老师安排同学做测定该固体混合物中Na₂CO₃质量分数的实验．利用电子天平测定的有关实验数据如下表：（装置见下图，不考虑水与氯化氢的挥发，锥形瓶的质量为27.30g） 

称 量 项 目	质量（g）
杂质和Na2CO3的混合物	10.00
锥形瓶+稀盐酸（适量）	141.20
锥形瓶+稀盐酸+杂质和Na2CO3的混合物（反应开始后15秒）	149.20
锥形瓶+稀盐酸+杂质和Na2CO3的混合物（反应开始后35秒）	149.00
锥形瓶+稀盐酸+杂质和Na2CO3的混合物（反应开始后55秒）	149.00

（1）试通过分析计算固体混合物中Na₂CO₃的质量分数．
（2）请计算反应后溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

分析：由于含有杂质的Na₂CO₃固体中杂质不溶于水也不与酸反应，而碳酸钠可与盐酸放出二氧化碳而反应前后出现质量差，根据质量守恒定律，反应前后的质量差即为放出二氧化碳的质量；
根据碳酸钠与盐酸反应的化学方程式，可利用反应放出二氧化碳的质量计算参加反应的碳酸钠的质量和反应后生成的氯化钠的质量；
然后利用固体混合物中Na₂CO₃的质量分数=

碳酸钠的质量

固体质量10.0g

×100%计算固体混合物中碳钠的质量分数，和反应后溶液中溶质的质量分数=

氯化钠质量

反应后溶液质量

×100%计算反应后所得氯化钠溶液的质量分数．

解答：解：根据化学反应前后总质量相等知，生成CO₂质量为：10g+141.2g-149.0g=2.2g
设生成2.2gCO₂需要Na₂CO₃质量为x，同时生成NaCl的质量为y，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106           117      44
x              y      2.2g

106

x

=

44

2.2g

解得x=5.3g

117

y

=

44

2.2g

解得y=5.85g
则固体混合物中Na₂CO₃的质量分数=

5.3g

10.0g

×100%=53%
反应后溶液中溶质的质量分数=

5.85g

5.3g+141.2g-27.30g-2.2g

×100%=5%
答：（1）固体混合物中Na₂CO₃的质量分数53%；（2）反应后溶液中溶质的质量分数5%．

点评：本题主要考查有关化学方程式、溶液计算以及质量守恒定律运用等知识综合计算．解题的关键是能够灵活运用质量守恒定律求出生成的二氧化碳质量．