Question

化学实验小组的同学要测定从商店买来的某品牌纯碱中碳酸钠的质量分数（已知杂质为NaCl），经过讨论，他们设计并进行了如下实验（反应过程中不考虑水和氯化氢的挥发）：
取13.5g样品放入烧杯中，每次加入20g稀盐酸（不考虑水、氯化氢逸出）后用精密仪器称量，记录实验数据如下：

加入稀盐酸次数	1	2	3	4	5	6	7
烧杯及所称物质总质量/g	78.90	97.80	116.70	135.60	155.05	175.05	195.05

（1）第______次加入稀盐酸后样品完全反应．
（2）请你帮助他们计算出样品中碳酸钠的质量分数．
（3）求样品与稀盐酸恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数．

Answer 1

解：每次加入20g稀盐酸，那么按理来说第2次烧杯及所称物质总质量应为78.9g+20g=98.90g，可只有97.80g，所以生成了二氧化碳98.90g-97.80g=1.1g，这是第一次，前4次每加一次生成二氧化碳1.1g，最后一次因碳酸钠反应完，所以生成二氧化碳135.6g+20g-155.05g=0.55g，5次一共生成了1.1g*4+0.55g=4.95g．
仔细观察数据，会发现第6次与第5次数据差还是20g，这说明稀盐酸没有被反应，所以第5次加稀盐酸时，碳酸钠已反应完．但注意，第5次20g稀盐酸没有反应完．
（1）5
设13.5g样品中碳酸钠的质量为x，生成氯化钠的质量为y
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 117 44
x y 4.95g
x=11.925g
y=13.16g
（2）Na₂CO₃%=×100%=88.3%：
（3）经过分析题意可知，每加入20g稀盐酸完全反应时，生成1.1g CO₂，第五次加入20g稀盐酸生成0.55g CO₂，说明有10g稀盐酸参加了反应，所以参加反应的盐酸总质量为90g．
样品与稀盐酸恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数=×100%=15%
答：样品与稀盐酸恰好完全反应时所得溶液中溶质的质量分数为15%．
分析：根据表格中所给数据可知，当加盐酸到第五次之后，物质的质量不在发生变化，说明此时样品全部反应，生成的二氧化碳质量也恒定不变，由此根据化学方程式进行计算即可．
点评：本题是一道化学方程式和图表相结合在一起的计算题，难度较大，对学生的审题和理解能力较高．