Question

现有一种Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物，某同学为测定其含量，取一定量的该样品溶于水，逐滴加入稀盐酸并不断振荡，首先发生反应：Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl，然后才发生反应：NaHCO₃+ HCl =" NaCl" + CO₂↑+ H₂O。

已知：该温度下CO₂密度为1.98g/L，实验测得产生的CO₂的与加入稀盐酸的数据如右图。
（1）当加入      g盐酸时，才开始产生CO₂；图中V=      mL。
（2）请计算：①所加入盐酸中HCl的质量分数为多少?
②原样品中Na₂CO₃和NaHCO₃的质量各是多少？（百分数精确到0.1%，质量精确到0.01g）

Answer 1

（1）5   444  （2）①7.3%   ②原样品中有Na₂CO₃1.06g，NaHCO₃1.26g

解析试题分析：（1）从图象可以看出，加入5克盐酸后，才开始有二氧化碳气体出现；从图象可以看出，加入（10-5）克盐酸，放出二氧化碳的体积是222毫升；所以，加入（15-5）克盐酸时，放出二氧化碳气体的体积V =222毫升×2═444毫升。
（2）由题意可知，盐酸是先后和Na₂CO₃、NaHCO₃反应的，而只有后者才产生二氧化碳，结合图像，找出生成的二氧化碳的体积并换算出质量，利用化学方程式可计算出相应盐酸的质量，从而求出盐酸的溶质质量分数。
解：①444mLCO₂的质量=444mL×10^-3×1.98g/L=0.88g；
设产生0.88gCO₂时，消耗HCl的质量为x
NaHCO₃ + HCl =" NaCl" + H₂O +CO₂↑
36.5                     44
x                       0.88g
36.5：44= x：0.88g
解得x = 0.73g
所以盐酸中HCl的质量分数=×100% = 7.3%
结合图像，根据盐酸的质量，可求出与之反应的Na₂CO₃的质量，以及反应生成的NaHCO₃的质量；再由NaHCO₃与盐酸的反应方程式，利用生成的二氧化碳的质量可求出反应的NaHCO₃的质量，后者与前者的质量差，即为原样品中NaHCO₃的质量。
②设原样品中Na₂CO₃质量为y，与5g盐酸反应时，生成碳酸氢钠的质量为z
Na₂CO₃ + HCl =  NaHCO₃ + NaCl
106   36.5    84
y    5g×7.3%  z
106：36.5= y：5g×7.3%
36.5：84= 5g×7.3%：z
解得：y = 1.06g 
z=0.84g
556mLCO₂的质量为：(556mL/1000mL)×1.98g/L=1.10g
设放出556mLCO₂时，反应的NaHCO₃质量为m。则：
NaHCO₃ + HCl =" NaCl" + H₂O +CO₂↑
84                        44
m                        1.10g
84 ：44= m：1.10g
解得m=2.10g
则原样品中NaHCO₃的质量为2.10g-0.84g=1.26g
答：①盐酸中HCl的质量分数为7.3%；②原样品中有Na₂CO₃1.06g，NaHCO₃1.26g。
考点：根据化学反应方程式的计算，有关溶质质量分数的简单计算
点评：此题是关于化学方程式及溶质质量分数的计算题，主要是利用图表及反应方程式来分析和解决化学计算中的有关问题，要求学生有较强的识图能力和数据分析能力；解题的关键是找出相关的化学反应，以及通过观察、分析和比较图表中的多组数据，找出有用数据，结合方程式中已知量对未知的应求量的质量比进行求解计算，解题要规范。