Question

某班同學在做完“二氧化碳的制取和性質”實驗后，廢液缸內盛有大量的鹽酸與氯化鈣的混合溶液（不考慮其他雜質）．為了對廢液進行探究，某小組同學進行了如下實驗：取廢液缸中的澄清溶液20g盛于燒杯中，逐滴加入5.3%的碳酸鈉溶液使其完全反應．有關實驗數據記錄如下表．當碳酸鈉溶液滴加至50g（已過量）時，將杯中物質進行過濾后得干燥固體1.0g．其他數據記錄如下：

測定次數	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次
加入Na2CO3溶液/g	10.0	20.0	30.0	40.0	50.0
杯中物質的總質量/g	29.78	39.56	49.56	59.56	未測

（1）求鹽酸完全反應時生成的二氧化碳的質量．
（2）20g廢液中含氯化氫的質量．

（3）請在右圖中畫出生成沉淀隨加入Na₂CO₃溶液質量變化的曲線．
（4）當廢液中兩種物質剛好消耗完畢時，所得溶液中氯化鈉的質量分數．

Answer 1

分析：（1）根據表中實驗數據，分析隨著碳酸鈉溶液的加入燒杯中所余物質質量的變化，當加入碳酸鈉溶液后燒杯中剩余物質質量不再減少，則溶液中鹽酸完全反應；利用此時變化前后剩余物質質量的差，計算出生成二氧化碳的質量；
（2）由碳酸鈉與鹽酸反應的化學方程式，由放出二氧化碳的質量計算反應所消耗鹽酸的質量；
（3）由表中實驗數據，判斷所加入碳酸鈉溶液與氯化鈣開始反應生成沉淀時的質量，此為曲線的起點；由反應化學方程式，由生成沉淀的質量，計算恰好完全反應時，消耗碳酸鈉溶液的質量，判斷曲線的折點；
（4）反應后溶液為氯化鈉溶液，其中氯化鈉質量為所加碳酸鈉與鹽酸及氯化鈉反應所生成氯化鈉的質量和，反應后所得溶液的質量可根據質量守恒定律求得，最后利用溶液的溶質質量分數計算所得溶液中氯化鈉的質量分數．

解答：解：（1）由實驗數據，第1次、第2次加入碳酸鈉溶液時，燒杯內剩余物質總質量都有所減小，而第3次加入碳酸鈉溶液，燒杯中所剩余物質質量不再減少，說明前兩次所加入的碳酸鈉溶液已經把鹽酸完全反應；此時反應放出二氧化碳的質量=20g+20g-39.56g=0.44g；
（2）設20g廢液中含氯化氫的質量為x
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
        73             44
        x             0.44g

73

x

=

44

0.44g

  x=0.73g
（3）當加入20g碳酸鈉溶液時，混合溶液中的鹽酸完全反應，此時，所加入的碳酸鈉溶液開始與氯化鈣反應，生成碳酸鈣沉淀；此時為曲線的起點；
設恰好完全反應時，消耗碳酸鈉溶液的質量為y
Na₂CO₃+CaCl₂═2NaCl+CaCO₃↓
106                 100
y×5.3%               1g

106

y×5.3%

=

100

1g

  y=20g，即加入碳酸鈉溶液的質量（20+20）g=40g時，恰好完全反應；此時為曲線的折點，以后沉淀質量不再改變；
（4）設加入40g碳酸鈉溶液時，可生成氯化鈉的質量為z
Na₂CO₃～2NaCl
106       117
40g×5.3%  z

106

40g×5.3%

=

117

z

 z=2.34g
所得溶液中氯化鈉的質量分數=

2.34g

59.56g-1g

×100%=4.0%
故答案為：
（1）鹽酸完全反應時生成的二氧化碳的質量為0.44g；
（2）20g廢液中含氯化氫的質量為0.73g；
（3）
（4）所得溶液中氯化鈉的質量分數為4.0%．
（其他解法合理正確均給分）

點評：繪制隨加入碳酸鈉溶液質量增加而生成沉淀的質量曲線時，曲線的起點即混合溶液中鹽酸恰好完全反應，曲線的折點即混合溶液中氯化鈣恰好完全反應．