Question

現有一種Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物，某同學為測定其含量，取一定量的該樣品溶于水，逐滴加入稀鹽酸并不斷振蕩，首先發生反應：Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl，然后才發生反應：NaHCO₃+ HCl =" NaCl" + CO₂↑+ H₂O。

已知：該溫度下CO₂密度為1.98g/L，實驗測得產生的CO₂的與加入稀鹽酸的數據如右圖。
（1）當加入      g鹽酸時，才開始產生CO₂；圖中V=      mL。
（2）請計算：①所加入鹽酸中HCl的質量分數為多少?
②原樣品中Na₂CO₃和NaHCO₃的質量各是多少？（百分數精確到0.1%，質量精確到0.01g）

Answer 1

（1）5   444  （2）①7.3%   ②原樣品中有Na₂CO₃1.06g，NaHCO₃1.26g

解析試題分析：（1）從圖象可以看出，加入5克鹽酸后，才開始有二氧化碳氣體出現；從圖象可以看出，加入（10-5）克鹽酸，放出二氧化碳的體積是222毫升；所以，加入（15-5）克鹽酸時，放出二氧化碳氣體的體積V =222毫升×2═444毫升。
（2）由題意可知，鹽酸是先后和Na₂CO₃、NaHCO₃反應的，而只有后者才產生二氧化碳，結合圖像，找出生成的二氧化碳的體積并換算出質量，利用化學方程式可計算出相應鹽酸的質量，從而求出鹽酸的溶質質量分數。
解：①444mLCO₂的質量=444mL×10^-3×1.98g/L=0.88g；
設產生0.88gCO₂時，消耗HCl的質量為x
NaHCO₃ + HCl =" NaCl" + H₂O +CO₂↑
36.5                     44
x                       0.88g
36.5：44= x：0.88g
解得x = 0.73g
所以鹽酸中HCl的質量分數=×100% = 7.3%
結合圖像，根據鹽酸的質量，可求出與之反應的Na₂CO₃的質量，以及反應生成的NaHCO₃的質量；再由NaHCO₃與鹽酸的反應方程式，利用生成的二氧化碳的質量可求出反應的NaHCO₃的質量，后者與前者的質量差，即為原樣品中NaHCO₃的質量。
②設原樣品中Na₂CO₃質量為y，與5g鹽酸反應時，生成碳酸氫鈉的質量為z
Na₂CO₃ + HCl =  NaHCO₃ + NaCl
106   36.5    84
y    5g×7.3%  z
106：36.5= y：5g×7.3%
36.5：84= 5g×7.3%：z
解得：y = 1.06g 
z=0.84g
556mLCO₂的質量為：(556mL/1000mL)×1.98g/L=1.10g
設放出556mLCO₂時，反應的NaHCO₃質量為m。則：
NaHCO₃ + HCl =" NaCl" + H₂O +CO₂↑
84                        44
m                        1.10g
84 ：44= m：1.10g
解得m=2.10g
則原樣品中NaHCO₃的質量為2.10g-0.84g=1.26g
答：①鹽酸中HCl的質量分數為7.3%；②原樣品中有Na₂CO₃1.06g，NaHCO₃1.26g。
考點：根據化學反應方程式的計算，有關溶質質量分數的簡單計算
點評：此題是關于化學方程式及溶質質量分數的計算題，主要是利用圖表及反應方程式來分析和解決化學計算中的有關問題，要求學生有較強的識圖能力和數據分析能力；解題的關鍵是找出相關的化學反應，以及通過觀察、分析和比較圖表中的多組數據，找出有用數據，結合方程式中已知量對未知的應求量的質量比進行求解計算，解題要規范。