Question

某校研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)探究：
提出問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)室有一瓶久置的NaOH，變質(zhì)程度怎樣？
設(shè)計(jì)方案：先稱取21.2g 的NaOH樣品（雜質(zhì)為Na₂CO₃），配成溶液，然后向溶液中逐滴加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的稀硫酸直至過(guò)量，根據(jù)生成CO₂的質(zhì)量計(jì)算出Na₂CO₃的質(zhì)量，從而進(jìn)一步確定樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)測(cè)得加入稀鹽酸的質(zhì)量與產(chǎn)生CO₂氣體的質(zhì)量關(guān)系如下圖所示．
數(shù)據(jù)處理：寫出以下計(jì)算過(guò)程：
（1）該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量為多少？
（2）稀硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？
（3）求反應(yīng)后生成的溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

Answer 1

分析：本題結(jié)合圖象進(jìn)行有關(guān)問(wèn)題的探究氫氧化鈉的變質(zhì)程度，根據(jù)產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出樣品的碳酸鈉的質(zhì)量，同些可以計(jì)算出原樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量，然后根據(jù)碳酸鈉、氫氧化鈉與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算出稀硫酸中的溶質(zhì)、生成的溶液中的溶質(zhì)，進(jìn)而可計(jì)算出溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：由圖象可知，在檢驗(yàn)樣品中的雜質(zhì)時(shí)加入稀硫酸，并無(wú)二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生，原因是在堿性溶液中，硫酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)，不產(chǎn)生氣體；當(dāng)氫氧化鈉與硫酸完全反應(yīng)后，開始與樣品中的碳酸鈉發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)繼續(xù)滴加硫酸時(shí)，最終產(chǎn)生的氣體質(zhì)量為2.2g，并且不再變化，說(shuō)明樣品中的碳酸鈉完全反應(yīng)完畢．
設(shè)該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量為x，與Na₂CO₃反應(yīng)的H₂SO₄的質(zhì)量為y，與Na₂CO₃反應(yīng)生成的硫酸鈉的質(zhì)量為z，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
 106    98     142      44
  x      y      z      2.2g
（1）

106

44

=

x

2.2g

     x=5.3g

98

44

=

y

2.2g

       y=4.9g

142

44

=

z

2.2g

      z=7.1g
樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量為21.2g-5.3g=15.9g，設(shè)與NaOH反應(yīng)的H₂SO₄的質(zhì)量為a，與NaOH反應(yīng)生成的硫酸鈉的質(zhì)量為b，
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O
  80    98    142
 15.9g  a      b

80

98

=

15.9g

a

     a=19.5g

80

142

=

15.9g

b

    b=28.2g
（2）稀硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

4.9g+19.5g

75g

×100%=32.5%
（3）反應(yīng)后生成的溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

7.1g+28.2g

21.2g+75g-2.2g

×100%=37.6%．
答：（1）該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量為5.3g；（2）稀硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是32.5%；（3）反應(yīng)后生成的溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.6%．

點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，綜合考查了學(xué)生對(duì)圖象問(wèn)題的識(shí)別能力，明確圖象的含義、注意圖象中特殊的點(diǎn)的意義是解決此類問(wèn)題關(guān)鍵．