Question

12．某白色粉末是氯化鈉和碳酸鈉的混合物，某科學興趣小組的同學要測定該粉末中碳酸鈉的含量，設計了兩個實驗方案．（假設二氧化碳全部從溶液中逸出）
【方案一】用如圖A實驗裝置可以求得生成二氧化碳的質量（裝置氣密性良好），進一步分析計算粉末中碳酸鈉的含量，下列分析錯誤的是BC．

A．反應前后整個裝置的質量不變
B．注射器中收集到的氣體是CO₂
C．共生成了80mLCO₂
D．該實驗是通過測定二氧化碳的體積來計算其質量的
【方案二】如圖B（一）所示，將某鹽酸溶液分三次加入盛有30克氯化鈉和碳酸鈉混合物的大燒杯中，每次使之充分反應，記錄電子天平的示數(shù)（如圖B（二）），每次所用鹽酸的質量與反應后溶液的質量見下表．

次序	加入鹽酸的質量（克）	反應后溶液的質量（克）
1	50	75.6
2	50	121.2
3	50	169

（1）所用鹽酸溶液的溶質質量分數(shù)為14.6%；
（2）此樣品中碳酸鈉的質量為多少？
（3）最后所得溶液中氯化鈉的質量分數(shù)為多少？（計算結果保留到0.1%）

Answer 1

分析 【方案一】根據(jù)稀鹽酸和碳酸鈣反應產(chǎn)生二氧化碳，注射器內(nèi)體積的變化就是收集的氣體的體積結合質量守恒定律進行分析．
【方案二】（1）兩種物質發(fā)生反應，若其中一種物質的質量增加時而生成物的質量卻不變，說明參加反應的另一反應物已完全反應；根據(jù)這一規(guī)律，分析三組實驗中的混合物質量、稀鹽酸質量、生成二氧化碳質量間的關系，判斷恰好完全反應的一組實驗；
根據(jù)第一次的實驗，30g樣品與30g稀鹽酸反應可生成30g+50g-75.6g=4.4g二氧化碳求出鹽酸中溶質的質量；
（2）根據(jù)樣品中碳酸鈉完全反應放出二氧化碳的質量，利用反應的化學方程式計算出樣品中碳酸鈉的質量；
（3）恰好完全反應時所得溶液為原樣品中不與鹽酸反應的氯化鈉和反應后生成的氯化鈉溶于水所得的溶液，因此，此時溶液中氯化鈉的質量為兩部分氯化鈉的質量和．．

解答 解：
【方案一】A、通過注射器的體積變化可知二氧化碳的體積，根據(jù)二氧化碳的體積可計算二氧化碳的質量，故分析正確；
B、注射器中收集到的氣體有空氣和CO₂，故分析錯誤；
C、通過注射器的體積變化可知氣體的體積，因此共生成了80mL-20mL=60mL的氣體，故分析錯誤；
D、根據(jù)質量守恒定律，反應前后整個裝置的質量不變，故分析正確；
因此錯誤的是：BC．
【方案二】
（1）根據(jù)第一次的實驗，30g樣品與50g稀鹽酸反應可生成30g+50g-75.6g=4.4g二氧化碳；而第二次加入50g稀鹽酸也得到50g+75.6g-81.2g=4.4g二氧化碳；第三次加入50g稀鹽酸得到4二氧化碳的質量為50g+121.2g-169g=2.2g說明前兩次鹽酸完全反應，第三次鹽酸有剩余，碳酸鈣完全反應．
第一次實驗中生成氣體的質量是4.4g；
鹽酸溶液的溶質質量是x
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
              73                          44
              x                            4.4g
$\frac{73}{x}=\frac{44}{4.4g}$
x=7.3g
所用鹽酸溶液的溶質質量分數(shù)是：$\frac{7.3g}{50g}$×100%=14.6%
由實驗數(shù)據(jù)可知：生成二氧化碳的質量為：4.4g+4.4g+2.2g=11g
所取的混合物中碳酸鈉的質量為y，設生成氯化鈉的質量為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
此樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)是：$\frac{26.5g}{30g}$×100%=85%
恰好反應后所得溶液中溶質質量分數(shù)=$\frac{30g-26.5g+29.25g}{169g}$×100%≈19.4%
答案：
【方案一】BC；
【方案二】（1）14.6%；
（2）此樣品中碳酸鈉的質量分數(shù)是85%；
（3）恰好反應后所得溶液中溶質質量分數(shù)為19.4%．

點評 本題考查了質量守恒定律在計算中的運用是化學計算的一個常見內(nèi)容，并要學會分析坐標，有一定的難度．