Question

3．有一包固体粉末，可能由BaSO₄、CuSO₄、Na₂CO₃、BaCl₂、NaCl中的一种或几种组成，其实验小组对其成分进行了以下探究活动
【思考与交流】
（1）上述物质中不溶于水的是BaSO₄，溶于水其水溶液呈蓝色的是CuSO₄（均填化学式）．
【活动与探究】
（2）取上述固体，加入足量水溶解，形成无色透明的溶液，由于取用固体较多，在溶解过程中要用到的玻璃仪器有烧杯和玻璃棒．
（3）再向上述溶液中加入盐酸，产生大量的气泡．说明该固体中一定含有Na₂CO₃（填化学式），该反应的化学方程式为Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（4）经过以上探究，不能确定的物质是NaCl（填化学式）．
【探索与拓展】
（5）为了进一步确定原固体粉末的组成，实验小组取22克该固体粉末，溶于110克水配制成不饱和溶液，再向该溶液中缓慢加入100克一定质量分数的CaCl₂溶液，产生沉淀的质量与所加CaCl₂溶液的质量关系如图所示，试计算：
①恰好完全反应时生成沉淀的质量是10g．
②22克样品中Na₂CO₃的质量是多少克？（需写出计算过程）
③反应后所得溶液中CaCl₂的溶质质量分数是多少？（需写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据常见盐的溶解性，进行分析解答．
（2）根据溶解操作所需的仪器，进行分析解答．
（3）根据碳酸钠能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，Na₂CO₃、BaCl₂不能共存，进行分析解答．
（4）根据盐的化学性质，进行分析解答．
（5）碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，根据产生沉淀的质量与所加CaCl₂溶液的质量关系图，当所加CaCl₂溶液的质量为50g时，恰好完全反应，生成10g沉淀，由反应的化学方程式列式计算出样品中Na₂CO₃的质量、反应后所得溶液中CaCl₂的溶质质量分数．

解答 解：（1）BaSO₄、CuSO₄、Na₂CO₃、BaCl₂、NaCl中BaSO₄不溶于水，硫酸铜溶于水其水溶液呈蓝色．
（2）取上述固体，加入足量水溶解，形成无色透明的溶液，则一定不含硫酸钡、CuSO₄，Na₂CO₃、BaCl₂在溶液中反应生成碳酸钡白色沉淀，则Na₂CO₃、BaCl₂不能共存．在溶解过程中要用到的玻璃仪器有烧杯和玻璃棒．
（3）再向上述溶液中加入盐酸，产生大量的气泡，碳酸钠能与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，则说明该固体中一定含有Na₂CO₃，一定不含氯化钡；反应的化学方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（4）氯化钠与上述物质均不反应，经过以上探究，不能确定的物质是氯化钠．
（5）①由图示可知，恰好完全反应时生成沉淀的质量是10g．
②设样品中Na₂CO₃的质量为x，参加反应的氯化钙的质量为y，
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
111    106    100
y       x     10g
$\frac{106}{100}=\frac{x}{10g}$      x=10.6g
③$\frac{111}{100}=\frac{y}{10g}$     y=11.1g
由图示可知，恰好完全反应后剩余的溶液中还氯化钙的质量也为11.1g．
反应后所得溶液中CaCl₂的溶质质量分数是$\frac{11.1g}{22g+110g+100g-10g}$×100%=5%．
故答案为：（1）BaSO₄；CuSO₄；（2）烧杯；玻璃棒；（3）Na₂CO₃，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；（4）NaCl；（5）①10g；②22克样品中Na₂CO₃的质量是10.6g；③反应后所得溶液中CaCl₂的溶质质量分数是5%．

点评 本题有一定难度，熟练掌握盐的化学性质、常见盐的溶解性、化学方程式与溶质质量分数的综合计算是正确解答本题的关键．