题目内容

19．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，设计了如图1所示实验方案：
【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）生成气体的质量为4.4g．（只写结果）
（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，请你画出加入Na2CO3溶液的质量与产生沉淀的质量的关系图（图2）．

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
$\frac{111}{m}$=$\frac{106}{p}$=$\frac{100}{10g}$=$\frac{117}{n}$
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．

练习册系列答案
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11．有关水的认识正确的是（　　）
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该反应中C2H4、O2、H2O、CO2质量比为7：24：9：22．
9．如图1为“хх”钙片商品标签图，请根据标签的有关信息完成下列各题．

该钙片主要成分碳酸钙，碳酸钙的相对分子质量为 ①100．
某校化学兴趣小组为了确认标签中碳酸钙的含量是否真实，决定通过实验进行探究．
实验目标：测定该钙片主要成分碳酸钙的含量．
实验原理：取一定质量的钙片与足量的稀盐酸反应，测量生成的CO2的质量（已知该状态下CO2的密度），然后计算其中碳元素的质量，利用反应前后碳元素的质量不变，再计算出碳酸钙的质量．
实验方案：兴趣小组的同学们经过思考提出了以下几种实验方案，请你参与他们对实验方案的讨论、取舍．
方案一：甲同学设计了如图2所示的装置，通过反应后右侧注射器（注射器最大量程为20mL）内收集到气体的量来进行计算．
（1）同学们观看了他的设计后，都认为该方案中样品的取用的量需要一定的控制，这是因为样品过多水，产生的气体过多会导致注射器活塞被顶出；取样过少时，产生气体太少会导致误差过大．
（2）同学们讨论后，一致认为注射器的摩擦会影响生成的CO2的完全收集．
方案二：乙同学设计了如图3所示的装置，与甲同学的相比，仅仅在收集方法上不同．
（1）同学们观看了他的设计后，都认为所测得CO2气体的体积将会①偏小（填偏大或偏小），你认为他们的理由是②会有部分二氧化碳溶解在水中，你的改进方案是③在水面上滴一层植物油；广口瓶内原有的空气对实验结果④没有（填“有”或“没有”）影响．
（2）同学们讨论后，一致认为把装置改进后测得生成的CO2气体体积会偏大，你认为他们的最主要理由是滴入的盐酸有一定的体积，导致测定的气体体积偏大．
方案三：丙同学设计了如图4所示的装置．同学们观看后一致认可他的设计，并按照他的思路设计了以下实验步骤．
实验步骤：
①连接装置并检查装置气密性；
②加入10片钙片和水；
③记录C中液面刻度（C为带有刻度的玻璃管）；
④由A向B中滴加稀盐酸至过量；
⑤待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，该气体密度为ρg/L）；
⑥计算气体的质量．
实验反思：
（1）丙同学在实验前将钙片全磨成粉末状，你认为他的目的是：使样品中的碳酸钙完全反应，同时能够加快反应速率；
（2）检查该装置的气密性时，如图准备好装置，在C、D两管中装好水且液面相平，提高D管，液面静止后，C、D液面存在高度差，则气密性良好；
（3）实验结论：经多次实验（钙片都是10片），所得CO2气体的平均质量是6.82g，请你最后计算确认标签中碳酸钙的含量是真实（填“真实”或“不真实”）的．（最后一空不需要写计算过程）

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