Question

3．現(xiàn)有HCl與CaCl₂的混合溶液，為了分析混合溶液中HCl和CaCl₂的質(zhì)量分數(shù)，設(shè)計了如圖甲實驗方案：
【實驗數(shù)據(jù)】實驗共記錄了兩組數(shù)據(jù)：
第①組，氣體吸收完全后，NaOH溶液質(zhì)量增加4.4g；
第②組，沉淀完全后，經(jīng)過濾、洗滌、烘干后得到固體的質(zhì)量為10g．
根據(jù)實驗設(shè)計及有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析與計算：
（1）混合溶液中HCl的質(zhì)量分數(shù)為7.3%．（只寫結(jié)果）
（2）混合溶液中CaCl₂的質(zhì)量分數(shù)為多少？（寫出計算過程）
（3）實驗中混合溶液與Na₂CO₃溶液恰好完全反應(yīng)，經(jīng)過濾后所得“濾液”中溶質(zhì)的質(zhì)量為多少？
（4）若在100g混合溶液中不斷加入10.6% 的Na₂CO₃的溶液，請你如圖乙中畫出加入Na₂CO₃溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系圖．

Answer 1

分析 （1）由題意可以知道生成二氧化碳的質(zhì)量為4.4g，可以據(jù)此結(jié)合碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式求算出氯化氫的質(zhì)量，然后求出其質(zhì)量分數(shù)即可．
（2）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可以知道生成沉淀的質(zhì)量為10g，可以據(jù)此結(jié)合碳酸鈉和氯化鈣反應(yīng)的化學(xué)方程式求算出氯化鈣的質(zhì)量，然后求出其質(zhì)量分數(shù)即可．
（3）根據(jù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可以知道反應(yīng)后得到的濾液為氯化鈉溶液，所以可以根據(jù)上述反應(yīng)求算出氯化鈉的質(zhì)量，然后根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)的計算公式求解即可．
（4）根據(jù)題中所給物質(zhì)的性質(zhì)可以知道，在鹽酸存在的情況下碳酸鈣不可能以沉淀的形式析出，可以據(jù)此結(jié)合題中所給數(shù)據(jù)完成作圖．

解答 解：（1）氫氧化鈉溶液增加的質(zhì)量即為碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量，即為4.4g，
設(shè)混合溶液中含有氯化氫的質(zhì)量為x，生成氯化鈉的質(zhì)量為y，消耗碳酸鈉的質(zhì)量為z．
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106           73    117                44
 z              x      y                   4.4g
$\frac{106}{z}=\frac{73}{x}=\frac{117}{y}=\frac{44}{4.4g}$
解得：x=7.3g，y=11.7g，z=10.6g
混合溶液中HCl的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{7.3g}{100g}$×100%=7.3%；
（2）設(shè)混合溶液中CaCl₂的質(zhì)量為m，生成氯化鈉的質(zhì)量為n，消耗碳酸鈉的質(zhì)量為p．
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
111        106       100         117
 m           p       10g             n
$\frac{111}{m}=\frac{106}{p}=\frac{100}{10g}=\frac{117}{n}$
解得：m=11.1g，n=11.7g，p=10.6g；
混合溶液中CaCl₂的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{11.1g}{100g}$×100%=11.1%；
答：混合溶液中CaCl₂的質(zhì)量分數(shù)為11.1%．
（3）據(jù)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可以知道反應(yīng)后得到的濾液為氯化鈉溶液，
濾液中溶質(zhì)氯化鈉的質(zhì)量為：11.7g+11.7g=23.4g，
鹽酸消耗碳酸鈉溶液的質(zhì)量為：10.6g÷10.6%=100g，
氯化鈣消耗碳酸鈉溶液的質(zhì)量為：10.6g÷10.6%=100g
所以反應(yīng)后溶液的質(zhì)量為：100g+100g+100g-4.4g-10g=285.6g
故反應(yīng)后濾液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{23.4g}{285.6g}$×100%=8.2%；
（4）根據(jù)題中所給物質(zhì)的性質(zhì)可以知道，在鹽酸存在的情況下碳酸鈣不可能以沉淀的形式析出，所以加入的碳酸鈉要先和鹽酸反應(yīng)，根據(jù)（3）的解答可以知道，鹽酸消耗碳酸鈉溶液的質(zhì)量為100g，即當(dāng)?shù)稳?00g碳酸鈉溶液后才會產(chǎn)生沉淀，其中生成沉淀的質(zhì)量為10g，此時一共消耗碳酸鈉溶液的質(zhì)量為100g+100g=200g，可以據(jù)此描點連線得出加入Na₂CO₃溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系圖（見答案）．
故答案為：（1）7.3%；
（2）11.1%
（3）8.2%；
（4）作圖見如圖曲線．

點評 要想解答好這類題目，首先，要理解和熟記根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算步驟和格式，以及與之相關(guān)的知識等．然后，根據(jù)所給的問題情景，結(jié)合所學(xué)的相關(guān)知識和技能，細致地分析題意并細心地探究、推理后，按照題目要求進行認真地解答即可．