Question

小姚同学完成制取二氧化碳的实验后，对回收的盐酸和氯化钙混合溶液（不考虑其他杂质）进行了以下实验：取40g该溶液于烧杯中，滴入40g溶质质量分数为13.8%的K₂CO₃溶液．滴入K₂CO₃溶液质量与生成沉淀质量的关系如图所示．求：
（1）所取40g 溶液中HCl和CaCl₂的质量．
（2）当加入K₂CO₃的质量为30g时，所得溶液中溶质的质量分数
（3）实验结束后过滤，若将滤液蒸干，得到固体的质量．

Answer 1

分析：（1）根据盐酸和氯化钙与碳酸钾反应的化学方程式就可计算出溶液中HCl和CaCl₂的质量；
（2）当加入K₂CO₃的质量为30g时，所得溶液中溶质为氯化钾，根据氯化钙与碳酸钾反应的化学方程式和生成沉淀的质量，列出比例式，就可计算出生成KCl的质量，然后作出解答即可；
（3）由图示数据可知，与盐酸反应的碳酸钾溶液的质量为10g，根据盐酸与碳酸钾反应的化学方程式，列出比例式，就可计算出盐酸与碳酸钾反应生成KCl的质量和溶液中HCl的质量；实验结束后，若将烧杯中的滤液蒸干，得到固体物质质量=生成KCl的质量+剩余K₂CO₃质量．

解答：解：（1）从图象中的数据可以看出，10克之前没有出现沉淀，所以和盐酸反应的碳酸钾溶液是10克，从加入10g碳酸钾溶液开始出现沉淀，到30g后沉淀不变，说明和氯化钙反应的碳酸钾溶液是20克，生成沉淀是2克，
10g碳酸钾溶液中含有碳酸钾的质量为10g×13.8%=1.38g
设和碳酸钾反应的盐酸是X，生成氯化钾为y，生成二氧化碳的质量为z
K₂CO₃+2HCl═2KCl+H₂O+CO₂↑
138    73   149     44
1.38g  x     y       z

138

1.38g

=

73

x

=

149

y

=

44

z

解得：x=0.73g，y=1.49g，z=0.44g
与氯化钙反应的碳酸钾的质量为：20g×13.8%=2.76g
设和碳酸钾反应的氯化钙为a，生成氯化钾为b，生成的碳酸钙质量为c
K₂CO₃+CaCl₂═2KCl+CaCO₃↓
138   111   149   100 
2.76g  a     b     c

138

2.76g

=

111

a

=

149

b

=

100

c

解得：a=2.22g；b=2.98g；c=2g
（2）当加入K₂CO₃的质量为30g时，所得溶液中溶质的质量分数为：

1.49g+2.98g

30g+40g-2g-0.44g

×100%=6.6%
（3）反应后烧杯中的物质包括两个反应中生成的氯化钾，以及反应剩余的碳酸钾的质量，故：1.49g+2.98g+（40g-30g）×13.8%=5.85g．
答：（1）所取40g 溶液中HCl的质量为0.73g；CaCl₂的质量为1.48g．
（2）当加入K₂CO₃的质量为30g时，所得溶液中溶质的质量分数为6.6%．
（3）实验结束后过滤，若将滤液蒸干，得到固体的质量为5.85g．

点评：在解此类题时，首先根据图象分析反应的原理，然后再根据题中的条件利用方程式进行求解．最后的固体求酸注意要包含碳酸钙，因为题干要求的是烧杯内的物质．