Question

13．某海洋化工集團(tuán)用氨堿法生產(chǎn)的純堿產(chǎn)品中含有少量氯化鈉雜質(zhì)，其產(chǎn)品包裝袋上注明：
碳酸鈉≥96%．為測定該產(chǎn)品中含碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：取11.0g純堿樣品放入燒杯中，稱得燒杯及所盛純堿樣品的總質(zhì)量為158.0g，再把100g稀鹽酸平均分成四份依次加入到該燒杯中，每次均充分反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

所加鹽酸的次數(shù)	第一次	第二次	第三次	第四次
燒杯及所盛物質(zhì)總質(zhì)量/g	181.2	204.4	228.6	253.6

請你據(jù)此分析計(jì)算：
（1）第一次加入稀鹽酸充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量是1.8克．
（2）該產(chǎn)品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是否合格？
（要求寫出計(jì)算過程，結(jié)果精確到0.1%）
（3）求所用鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（結(jié)果精確到0.1%）
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在右邊的坐標(biāo)紙上繪制出所加稀鹽酸質(zhì)量與生成氣體質(zhì)量關(guān)系的曲線．（寫出必要的計(jì)算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)前各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成各物質(zhì)的質(zhì)量總和．故第一次加入稀鹽酸充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量=反應(yīng)前燒杯及所盛物質(zhì)的質(zhì)量總和-反應(yīng)后燒杯及所盛物質(zhì)的質(zhì)量總和；
（2）由圖表數(shù)據(jù)可知，前二次反應(yīng)后，每次生成氣體的質(zhì)量都是1.8g，第四次反應(yīng)沒有氣體生成，故可判斷第三次反應(yīng)已完全．故生成氣體的質(zhì)量為158g+75g-228.6g=4.4g．根據(jù)碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和生成的氣體質(zhì)量，列出比例式，即可計(jì)算出參與反應(yīng)的Na₂CO₃的質(zhì)量，然后根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{溶質(zhì)質(zhì)量}{溶液質(zhì)量}$×100%計(jì)算即可．
（3）由于第一次加入鹽酸時(shí)鹽酸完全反應(yīng)，所以可利用第一次生成的二氧化碳質(zhì)量求出反應(yīng)的氯化氫質(zhì)量，進(jìn)而求出鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（4）根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算完全反應(yīng)時(shí)消耗稀鹽酸的質(zhì)量．

解答 解：（1）第一次的結(jié)果中，二氧化碳的質(zhì)量為158.0g+100g÷4-181.2g=1.8g；故答案為：1.8．
（2）前二次反應(yīng)后，每次生成氣體的質(zhì)量都是1.8g，第四次反應(yīng)沒有氣體生成，故可判斷第三次反應(yīng)已完全．故生成氣體的質(zhì)量為158g+75g-228.6g=4.4g
設(shè)參與反應(yīng)的Na₂CO₃的質(zhì)量為x，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
 106              44
  x               4.4g
∴$\frac{106}{x}=\frac{44}{4.4g}$，
解之得：x=10.6g，
產(chǎn)品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10.6g}{11g}$×100%≈96.4%≥96%；
故該產(chǎn)品中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合格．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，第一次加入鹽酸充分反應(yīng)后，生成二氧化碳的質(zhì)量=158.0g+25g-181.2g=1.8g；
設(shè)生成1.8g二氧化碳需要的氯化氫質(zhì)量是y
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
        73            44
        y            1.8g
$\frac{73}{y}=\frac{44}{1.8g}$
y=$\frac{131.4}{44}$g
所以所用稀鹽酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{131.4}{44}g}{25g}$×100%≈11.9%
（4）設(shè)碳酸鈉完全消耗時(shí)所用氯化氫的質(zhì)量為x
Na₂CO₃+2HCl══2NaCl+H₂O+CO₂↑
               73                            44
               z                             4.4g
$\frac{73}{z}=\frac{44}{4.4g}$
z=7.3g，
碳酸鈉完全消耗時(shí)所用鹽酸的質(zhì)量為$\frac{7.3g}{11.9%}$=61.3g
即碳酸鈉完全消耗時(shí)所用鹽酸的質(zhì)量為61.3g，之后再加鹽酸無氣體生成．而開始時(shí)，鹽酸為零，二氧化碳也為零．所以得圖：

點(diǎn)評 本題主要考查學(xué)生運(yùn)用化學(xué)方程式綜合分析和解決實(shí)際問題的能力．增加了學(xué)生分析問題的思維跨度，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生整合知識的能力．