Question

3．有一包固體粉末，可能由BaSO₄、CuSO₄、Na₂CO₃、BaCl₂、NaCl中的一種或幾種組成，其實驗小組對其成分進行了以下探究活動
【思考與交流】
（1）上述物質中不溶于水的是BaSO₄，溶于水其水溶液呈藍色的是CuSO₄（均填化學式）．
【活動與探究】
（2）取上述固體，加入足量水溶解，形成無色透明的溶液，由于取用固體較多，在溶解過程中要用到的玻璃儀器有燒杯和玻璃棒．
（3）再向上述溶液中加入鹽酸，產生大量的氣泡．說明該固體中一定含有Na₂CO₃（填化學式），該反應的化學方程式為Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（4）經過以上探究，不能確定的物質是NaCl（填化學式）．
【探索與拓展】
（5）為了進一步確定原固體粉末的組成，實驗小組取22克該固體粉末，溶于110克水配制成不飽和溶液，再向該溶液中緩慢加入100克一定質量分數(shù)的CaCl₂溶液，產生沉淀的質量與所加CaCl₂溶液的質量關系如圖所示，試計算：
①恰好完全反應時生成沉淀的質量是10g．
②22克樣品中Na₂CO₃的質量是多少克？（需寫出計算過程）
③反應后所得溶液中CaCl₂的溶質質量分數(shù)是多少？（需寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據常見鹽的溶解性，進行分析解答．
（2）根據溶解操作所需的儀器，進行分析解答．
（3）根據碳酸鈉能與稀鹽酸反應生成二氧化碳氣體，Na₂CO₃、BaCl₂不能共存，進行分析解答．
（4）根據鹽的化學性質，進行分析解答．
（5）碳酸鈉與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，根據產生沉淀的質量與所加CaCl₂溶液的質量關系圖，當所加CaCl₂溶液的質量為50g時，恰好完全反應，生成10g沉淀，由反應的化學方程式列式計算出樣品中Na₂CO₃的質量、反應后所得溶液中CaCl₂的溶質質量分數(shù)．

解答 解：（1）BaSO₄、CuSO₄、Na₂CO₃、BaCl₂、NaCl中BaSO₄不溶于水，硫酸銅溶于水其水溶液呈藍色．
（2）取上述固體，加入足量水溶解，形成無色透明的溶液，則一定不含硫酸鋇、CuSO₄，Na₂CO₃、BaCl₂在溶液中反應生成碳酸鋇白色沉淀，則Na₂CO₃、BaCl₂不能共存．在溶解過程中要用到的玻璃儀器有燒杯和玻璃棒．
（3）再向上述溶液中加入鹽酸，產生大量的氣泡，碳酸鈉能與稀鹽酸反應生成氯化鈉、水和二氧化碳氣體，則說明該固體中一定含有Na₂CO₃，一定不含氯化鋇；反應的化學方程式為：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
（4）氯化鈉與上述物質均不反應，經過以上探究，不能確定的物質是氯化鈉．
（5）①由圖示可知，恰好完全反應時生成沉淀的質量是10g．
②設樣品中Na₂CO₃的質量為x，參加反應的氯化鈣的質量為y，
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
111    106    100
y       x     10g
$\frac{106}{100}=\frac{x}{10g}$      x=10.6g
③$\frac{111}{100}=\frac{y}{10g}$     y=11.1g
由圖示可知，恰好完全反應后剩余的溶液中還氯化鈣的質量也為11.1g．
反應后所得溶液中CaCl₂的溶質質量分數(shù)是$\frac{11.1g}{22g+110g+100g-10g}$×100%=5%．
故答案為：（1）BaSO₄；CuSO₄；（2）燒杯；玻璃棒；（3）Na₂CO₃，Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑；（4）NaCl；（5）①10g；②22克樣品中Na₂CO₃的質量是10.6g；③反應后所得溶液中CaCl₂的溶質質量分數(shù)是5%．

點評 本題有一定難度，熟練掌握鹽的化學性質、常見鹽的溶解性、化學方程式與溶質質量分數(shù)的綜合計算是正確解答本題的關鍵．