Question

食用純堿的主要成分是碳酸鈉，另外還含有少量的氯化鈉．為了測定某品牌食用純堿中碳酸鈉的質量分數，某校化學研究性學習小組的同學進行了如下實驗：（反應過程中不考慮水和氯化氫的揮發．）
甲組同學：稱取12.00g樣品，加水配成溶液，在溶液中加入過量的澄清石灰水．過濾、洗滌、干燥，共得到白色沉淀10.00g．
乙組同學：取13.5g樣品放入燒杯中，每次加入20g稀鹽酸（不考慮水、氯化氫逸出）后用精密儀器稱量，記錄實驗數據如下：

加入稀鹽酸次數	1	2	3	4	5	6	7
燒杯及所稱物質總質量/g	78.90	97.80	116.70	135.60	155.05	175.05	195.05

（1）請你分別用甲組和乙組同學的實驗結果，幫助他們計算出樣品中碳酸鈉的質量分數．
（2）計算乙組實驗時所用稀鹽酸中溶質的質量分數．

Answer 1

分析：（1）樣品中碳酸鈉的質量分數=

樣品中碳酸鈉的質量

樣品的質量

×100%，需要計算樣品中碳酸鈉的質量；甲組可根據生成的碳酸鈣的質量計算參加反應的碳酸的質量，乙組則可根據完全反應放出二氧化碳的質量計算參加反應的碳酸鈉的質量；
（2）乙組實驗時所用稀鹽酸中溶質的質量分數=

稀鹽酸完全反應時鹽酸的質量

所加稀鹽酸的質量

×100%；
根據實驗數據，找出鹽酸完全反應的實驗數據，由放出二氧化碳的質量計算反應消耗鹽酸的質量；
由于前4次實驗數據間的差值都可知，前四次實驗放出二氧化碳的質量均為1.1g，說明前四次實驗中所加稀鹽酸都完全反應，因此在計算鹽酸質量時，可使用前四次的數據進行計算．

解答：解：（1）甲組：設12g樣品中碳酸鈉的質量為x
Na₂CO₃+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+2NaOH
106               100
x10g

106

X

=

100

10g

x═10.6g
樣品中Na₂CO_3%=

10.6g

12.0g

=100%=88.3%；
乙組：由表中數據可知，從第6次加入稀鹽酸后質量不在減少，說明第5次碳酸鈉已完全反應．
第2次加入鹽酸20g后，溶液增重的質量為（97.8g-78.9g）=18.9g，則減少的質量為生成二氧化碳的質量，由此可得加入20克稀鹽酸可以生成二氧化碳的質量為20g-（97.8g-78.9g）=1.1g；
第5次加入鹽酸后生成二氧化碳的質量為：20g-（155.05g-135.60g）=0.55g；
則加入5次鹽酸后生成二氧化碳的總質量為：1.1g+1.1g+1.1g+1.1g+0.55g=4.95g
設13.5g樣品中碳酸鈉的質量為y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106                   44
y                    4.95g

106

y

=

44

4.95g

  y=11.925g
樣品中Na₂CO_3%=

11.925g

13.5g

=88.3%；
（2）生成二氧化碳的質量為：20g-（97.8g-78.9g）=1.1g
設20g鹽酸中氯化氫的質量是z
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+CO₂↑+H₂O
73                 44
z                  1.1g

73

z

=

44

1.1g

  z═1.825g
該稀鹽酸中溶質的質量分數=

1.825g

20g

×100%=9.1%；
答：（1）甲組和乙組同學的實驗結果，樣品中碳酸鈉的質量分數均為88.3%；
（2）乙組實驗時所用稀鹽酸中溶質的質量分數為9.1%．

點評：使用第2次實驗數據計算時，產生二氧化碳的質量1.1g×2=2.2g，稀鹽酸的質量20g×2=40g，第3、4次實驗依此類推．