Question

12．某白色粉末是氯化钠和碳酸钠的混合物，某科学兴趣小组的同学要测定该粉末中碳酸钠的含量，设计了两个实验方案．（假设二氧化碳全部从溶液中逸出）
【方案一】用如图A实验装置可以求得生成二氧化碳的质量（装置气密性良好），进一步分析计算粉末中碳酸钠的含量，下列分析错误的是BC．

A．反应前后整个装置的质量不变
B．注射器中收集到的气体是CO₂
C．共生成了80mLCO₂
D．该实验是通过测定二氧化碳的体积来计算其质量的
【方案二】如图B（一）所示，将某盐酸溶液分三次加入盛有30克氯化钠和碳酸钠混合物的大烧杯中，每次使之充分反应，记录电子天平的示数（如图B（二）），每次所用盐酸的质量与反应后溶液的质量见下表．

次序	加入盐酸的质量（克）	反应后溶液的质量（克）
1	50	75.6
2	50	121.2
3	50	169

（1）所用盐酸溶液的溶质质量分数为14.6%；
（2）此样品中碳酸钠的质量为多少？
（3）最后所得溶液中氯化钠的质量分数为多少？（计算结果保留到0.1%）

Answer 1

分析 【方案一】根据稀盐酸和碳酸钙反应产生二氧化碳，注射器内体积的变化就是收集的气体的体积结合质量守恒定律进行分析．
【方案二】（1）两种物质发生反应，若其中一种物质的质量增加时而生成物的质量却不变，说明参加反应的另一反应物已完全反应；根据这一规律，分析三组实验中的混合物质量、稀盐酸质量、生成二氧化碳质量间的关系，判断恰好完全反应的一组实验；
根据第一次的实验，30g样品与30g稀盐酸反应可生成30g+50g-75.6g=4.4g二氧化碳求出盐酸中溶质的质量；
（2）根据样品中碳酸钠完全反应放出二氧化碳的质量，利用反应的化学方程式计算出样品中碳酸钠的质量；
（3）恰好完全反应时所得溶液为原样品中不与盐酸反应的氯化钠和反应后生成的氯化钠溶于水所得的溶液，因此，此时溶液中氯化钠的质量为两部分氯化钠的质量和．．

解答 解：
【方案一】A、通过注射器的体积变化可知二氧化碳的体积，根据二氧化碳的体积可计算二氧化碳的质量，故分析正确；
B、注射器中收集到的气体有空气和CO₂，故分析错误；
C、通过注射器的体积变化可知气体的体积，因此共生成了80mL-20mL=60mL的气体，故分析错误；
D、根据质量守恒定律，反应前后整个装置的质量不变，故分析正确；
因此错误的是：BC．
【方案二】
（1）根据第一次的实验，30g样品与50g稀盐酸反应可生成30g+50g-75.6g=4.4g二氧化碳；而第二次加入50g稀盐酸也得到50g+75.6g-81.2g=4.4g二氧化碳；第三次加入50g稀盐酸得到4二氧化碳的质量为50g+121.2g-169g=2.2g说明前两次盐酸完全反应，第三次盐酸有剩余，碳酸钙完全反应．
第一次实验中生成气体的质量是4.4g；
盐酸溶液的溶质质量是x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
              73                          44
              x                            4.4g
$\frac{73}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=7.3g
所用盐酸溶液的溶质质量分数是：$\frac{7.3g}{50g}$×100%=14.6%
由实验数据可知：生成二氧化碳的质量为：4.4g+4.4g+2.2g=11g
所取的混合物中碳酸钠的质量为y，设生成氯化钠的质量为z
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   117                44
 y                       z                 11g
$\frac{106}{y}=\frac{117}{z}=\frac{44}{11g}$
y=26.5g
z=29.25g
此样品中碳酸钠的质量分数是：$\frac{26.5g}{30g}$×100%=85%
恰好反应后所得溶液中溶质质量分数=$\frac{30g-26.5g+29.25g}{169g}$×100%≈19.4%
答案：
【方案一】BC；
【方案二】（1）14.6%；
（2）此样品中碳酸钠的质量分数是85%；
（3）恰好反应后所得溶液中溶质质量分数为19.4%．

点评 本题考查了质量守恒定律在计算中的运用是化学计算的一个常见内容，并要学会分析坐标，有一定的难度．