Question

11．現有HCl與CaCl₂的混合溶液，為了分析混合溶液中HCl和CaCl₂的質量分數，設計了如下方案：

【實驗數據】實驗共記錄了兩組數據：
第①組，氣體吸收完全后，NaOH溶液質量增加4.4g；
第②組，沉淀完全后，經過濾、洗滌、烘干后得到固體的質量為10g．
根據實驗設計及有關數據進行分析與計算：
（1）混合溶液中HCl的質量分數．
（2）實驗中混合溶液與Na₂CO₃溶液恰好完全反應，求過濾后所得“濾液”中溶質的質量分數．（不考慮過濾中的損失，保留一位小數）
（3）若在100g混合溶液中不斷加入10.6%的Na₂CO₃的溶液，請你畫出加入Na₂CO₃溶液的質量與產生沉淀的質量的關系圖．

Answer 1

分析 （1）由題意可以知道生成二氧化碳的質量為4.4g，可以據此結合碳酸鈉和鹽酸反應的化學方程式求算出氯化氫的質量，然后求出其質量分數即可．
（2）根據發(fā)生的化學反應可以知道反應后得到的濾液為氯化鈉溶液，所以可以根據上述反應求算出氯化鈉的質量，然后根據溶質的質量分數的計算公式求解即可．
（3）根據題中所給物質的性質可以知道，在鹽酸存在的情況下碳酸鈣不可能以沉淀的形式析出，可以據此結合題中所給數據完成作圖．

解答 解：（1）氫氧化鈉溶液增加的質量即為碳酸鈉和鹽酸反應生成二氧化碳的質量，即為4.4g，
設混合溶液中含有氯化氫的質量為x，生成氯化鈉的質量為y，消耗碳酸鈉的質量為z．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106     73    117      44
 z      x      y       4.4g
$\frac{106}{z}=\frac{73}{x}=\frac{117}{y}=\frac{44}{4.4g}$
解得：x=7.3g，y=11.7g，z=10.6g
混合溶液中HCl的質量分數為：$\frac{7.3g}{100g}$×100%=7.3%；
答：混合溶液中HCl的質量分數為7.3%；
（2）設生成氯化鈉的質量為n，消耗碳酸鈉的質量為p．
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
      106     100     117
       p       10g     n
$\frac{106}{p}=\frac{100}{10g}=\frac{117}{n}$
解得：n=11.7g，p=10.6g；
據發(fā)生的化學反應可以知道反應后得到的濾液為氯化鈉溶液，
濾液中溶質氯化鈉的質量為：11.7g+11.7g=23.4g，
鹽酸消耗碳酸鈉溶液的質量為：10.6g÷10.6%=100g，
氯化鈣消耗碳酸鈉溶液的質量為：10.6g÷10.6%=100g
所以反應后溶液的質量為：100g+100g+100g-4.4g-10g=285.6g
故反應后濾液中溶質的質量分數為：$\frac{23.4g}{285.6g}$×100%=8.2%；
答：反應后濾液中溶質的質量分數為8.2%；
（3）根據題中所給物質的性質可以知道，在鹽酸存在的情況下碳酸鈣不可能以沉淀的形式析出，所以加入的碳酸鈉要先和鹽酸反應，根據（3）的解答可以知道，鹽酸消耗碳酸鈉溶液的質量為100g，即當滴入100g碳酸鈉溶液后才會產生沉淀，其中生成沉淀的質量為10g，此時一共消耗碳酸鈉溶液的質量為100g+100g=200g，可以據此描點連線得出加入Na₂CO₃溶液的質量與產生沉淀的質量的關系圖．
作圖見如圖曲線．

點評 要想解答好這類題目，首先，要理解和熟記根據化學反應方程式的計算步驟和格式，以及與之相關的知識等．然后，根據所給的問題情景，結合所學的相關知識和技能，細致地分析題意并細心地探究、推理后，按照題目要求進行認真地解答即可．