Question

4．某白色粉末是氯化钠和碳酸钠的混合物．为测定该粉末中碳酸钠的含量，进行了如下实验：取30克此样品，将某盐酸溶液分三次加入，每次使之充分反应．每次所用盐酸的质量与反应后溶液的质量见下表．（计算结果保留一位小数）

次序	加入盐酸的质量/克	反应后溶液的质量/克
1	30	55.6
2	30	81.2
3	30	109

（1）第一次实验中生成气体的质量4.4克．
（2）实验所用盐酸溶液的溶质质量分数是24.3%．
（3）此样品中碳酸钠的质量分数是多少？
（4）最后所得溶液中溶质的质量是多少克？

Answer 1

分析 （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；
（2）根据第一次的实验，30g样品与30g稀盐酸反应可生成30g+30g-55.6g=4.4g二氧化碳求出盐酸中溶质的质量；
（3）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；
（4）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：（1）根据第一次的实验，30g样品与30g稀盐酸反应可生成30g+30g-55.6g=4.4g二氧化碳；而第二次加入30g稀盐酸也得到30g+55.6g-81.2g=4.4g二氧化碳；第三次加入30g稀盐酸得到4二氧化碳的质量为30g+81.2g-109g=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；
（2）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}{30g}×$100%≈24.3%
（3）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
x             z       11g
$\frac{106}{y}=\frac{44}{11g}$
y=26.5g
$\frac{117}{z}=\frac{44}{11g}$
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}{109g}×$100%≈30%
答案：
（1）4.4；
（2）24.3%；
（3）此样品中碳酸钠的质量分数是85%；
（4）恰好反应后所得溶液中溶质质量分数为30%．

点评 利用质量守恒定律，恰好完全反应时反应后所得溶液的质量=样品质量+所加稀盐酸的质量-放出二氧化碳的质量．