Question

12．常温下，在20克盐酸和硫酸混合液中，逐滴加入17.1%的氢氧化钡溶液．当碱液加至20克，硫酸钡沉淀达到最大值；当碱液加至60克时，溶液pH=7．求：
（1）原混合液中硫酸的质量分数．
（2）当pH=7时溶液中溶质的质量分数．
提示：H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O        
 2HCl+Ba（OH）₂=BaCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据硫酸与氢氧化钡的反应，由题干中生成硫酸钡达最大值时消耗氢氧化钡溶液的质量，可计算出混合溶液中硫酸的质量，即可求出混合溶液中硫酸的质量分数；
（2）pH=7时，即酸与氢氧化钡恰好完全反应，氢氧化钡一部分与硫酸反应一部分与盐酸反应，与硫酸反应生成了硫酸钡沉淀，因此，反应后所得溶液为氢氧化钡与盐酸反应生成的氯化钡溶液．根据与盐酸反应的氢氧化钡的质量可计算生成的氯化钡，进而求出当pH=7时溶液中溶质的质量分数即可．

解答 解：（1）加入20g氢氧化钡时，硫酸钡沉淀达到最大值，说明硫酸完全反应；
设原混合物中硫酸的质量为 x，生成硫酸钡的质量为z．
H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaS0₄↓+2H₂0
98           171           233
x        20g×17.1%       z
$\frac{98}{x}=\frac{171}{20g×17.1%}$
x=1.96g
$\frac{171}{20g×17.1%}=\frac{233}{z}$
z=4.66g
原混合液中硫酸的质量分数为$\frac{1.96g}{20g}$×100%=9.8%
（2）当pH=7时，与盐酸反应的氢氧化钡溶液的量是60g-20g=40g
设溶液中溶质 BaCl₂ 的质量为 y
2HCl+Ba（OH）₂ =BaCl₂+2H₂0
           171            208
    40g×17.1%        y
$\frac{171}{40g×17.1%}=\frac{208}{y}$
y=8.32g
当pH=7时溶液中溶质的质量分数=$\frac{8.32g}{20g+60g-4.66g}×100%$=15%
答：（1）原混合液中硫酸的质量分数为 9.8%；（2）当pH=7时溶液中溶质的质量分数为15%．

点评 此题是一道综合计算题，解题的关键是对反应中各物之间的反应要有明确的认识，另外还要结合相关的现象及数据进行分析整理，是一道训练学生良好的思维的好题．