Question

12．某白色粉末是氯化鈉和碳酸鈉的混合物，某科學(xué)興趣小組的同學(xué)要測(cè)定該粉末中碳酸鈉的含量，設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案．（假設(shè)二氧化碳全部從溶液中逸出）
【方案一】用如圖A實(shí)驗(yàn)裝置可以求得生成二氧化碳的質(zhì)量（裝置氣密性良好），進(jìn)一步分析計(jì)算粉末中碳酸鈉的含量，下列分析錯(cuò)誤的是BC．

A．反應(yīng)前后整個(gè)裝置的質(zhì)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(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定二氧化碳的體積來(lái)計(jì)算其質(zhì)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(yīng)，記錄電子天平的示數(shù)（如圖B（二）），每次所用鹽酸的質(zhì)量與反應(yīng)后溶液的質(zhì)量見下表．

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

（1）所用鹽酸溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.6%；
（2）此樣品中碳酸鈉的質(zhì)量為多少？
（3）最后所得溶液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少？（計(jì)算結(jié)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(yīng)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(jié)合質(zhì)量守恒定律進(jìn)行分析．
【方案二】（1）兩種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，若其中一種物質(zhì)的質(zhì)量增加時(shí)而生成物的質(zhì)量卻不變，說(shuō)明參加反應(yīng)的另一反應(yīng)物已完全反應(yīng)；根據(jù)這一規(guī)律，分析三組實(shí)驗(yàn)中的混合物質(zhì)量、稀鹽酸質(zhì)量、生成二氧化碳質(zhì)量間的關(guān)系，判斷恰好完全反應(yīng)的一組實(shí)驗(yàn)；
根據(jù)第一次的實(shí)驗(yàn)，30g樣品與30g稀鹽酸反應(yīng)可生成30g+50g-75.6g=4.4g二氧化碳求出鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量；
（2）根據(jù)樣品中碳酸鈉完全反應(yīng)放出二氧化碳的質(zhì)量，利用反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量；
（3）恰好完全反應(yīng)時(shí)所得溶液為原樣品中不與鹽酸反應(yīng)的氯化鈉和反應(yīng)后生成的氯化鈉溶于水所得的溶液，因此，此時(shí)溶液中氯化鈉的質(zhì)量為兩部分氯化鈉的質(zhì)量和．．

解答 解：
【方案一】A、通過(guò)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(jì)算二氧化碳的質(zhì)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(cuò)誤；
C、通過(guò)注射器的體積變化可知?dú)怏w的體積，因此共生成了80mL-20mL=60mL的氣體，故分析錯(cuò)誤；
D、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后整個(gè)裝置的質(zhì)量不變，故分析正確；
因此錯(cuò)誤的是：BC．
【方案二】
（1）根據(jù)第一次的實(shí)驗(yàn)，30g樣品與50g稀鹽酸反應(yīng)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(zhì)量為50g+121.2g-169g=2.2g說(shuō)明前兩次鹽酸完全反應(yīng)，第三次鹽酸有剩余，碳酸鈣完全反應(yīng)．
第一次實(shí)驗(yàn)中生成氣體的質(zhì)量是4.4g；
鹽酸溶液的溶質(zhì)質(zhì)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(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{7.3g}{50g}$×100%=14.6%
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：生成二氧化碳的質(zhì)量為：4.4g+4.4g+2.2g=11g
所取的混合物中碳酸鈉的質(zhì)量為y，設(shè)生成氯化鈉的質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{26.5g}{30g}$×100%=85%
恰好反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)是85%；
（3）恰好反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.4%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了質(zhì)量守恒定律在計(jì)算中的運(yùn)用是化學(xué)計(jì)算的一個(gè)常見內(nèi)容，并要學(xué)會(huì)分析坐標(biāo)，有一定的難度．