Question

14．現有HCl與CaCl₂的混合溶液，為了分析混合溶液中HCl和CaCl₂的質量分數，設計了如下實驗方案（假設反應都是充分完全）：

【實驗數據】實驗共記錄了兩組數據：
第①組，氣體吸收完全后，NaOH溶液質量增加4.4g；
第②組，沉淀完全后，經過濾、洗滌、烘干后得到固體的質量為10g．
根據實驗設計及有關數據進行分析與計算：
（1）實驗中生成的氣體用氫氧化鈉溶液吸收時發生的反應方程式為CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）混合溶液中CaCl₂的質量分數為多少？（寫出計算過程，保留結果至0.1%，下同）
（3）實驗中混合溶液與Na₂CO₃溶液恰好完全反應，經過濾后所得濾液中溶質的質量分數為多少？（不考慮過濾中的損失．）

Answer 1

分析 （1）根據二氧化碳與氫氧化鈉的反應寫出反應的化學方程式；
（2）由題意可以知碳酸鈉與氯化鈣反應生成了碳酸鈣沉淀和氯化鈉，根據沉淀的質量可求出氯化鈣、碳酸鈉、氯化鈉的質量，據此可計算出混合溶液中CaCl₂的質量分數；
（3）根據圖中數據可以知道生成二氧化碳的質量為4.4g，結合碳酸鈉和鹽酸反應的化學方程式可以求出碳酸鈉的質量、氯化鈉的質量，再根據溶質質量分數的計算公式計算出混合溶液與Na₂CO₃溶液恰好完全反應，經過濾后所得濾液中溶質的質量分數．

解答 【解答】解：（1）根據題意可知，混合液中的稀鹽酸與碳酸鈉反應生成的二氧化碳氣體與氫氧化鈉反應生成了碳酸鈉和水，反應的化學方程式是：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O．
（2）設混合溶液中CaCl₂的質量為x、生成的氯化鈉的質量為y，與氯化鈣反應的碳酸鈉的質量為z
CaCl₂+Na₂CO₃═CaCO₃↓+2NaCl
111       106        100        117
x           z           10g         y
$\frac{111}{x}=\frac{106}{z}=\frac{100}{10g}=\frac{117}{y}$
解得：x=11.1g   y=11.7g   z=10.6g
∴混合溶液中CaCl₂的質量分數為：$\frac{11.1g}{100g}$×100%=11.1%；
（3）氫氧化鈉溶液增加的質量即為碳酸鈉和鹽酸反應生成二氧化碳的質量，即為4.4g，
設與鹽酸反應的碳酸鈉的質量為m，生成的氯化鈉的質量為n
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑         
106                117             44
  m                   n             4.4g
$\frac{117}{44}=\frac{z}{4.4g}$    解得m=10.6g    n=11.7g
反應的碳酸鈉的質量為：$\frac{10.6g+10.6g}{10.6%}$=200g
經過濾后所得濾液中溶質的質量分數為：$\frac{11.7g+11.7g}{100g+200g-10g-4.4g}×100%$≈8.2%
故答案為：（1）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；（2）（2）混合溶液中CaCl₂的質量分數為11.1%；（3）實驗中混合溶液與Na₂CO₃溶液恰好完全反應，經過濾后所得濾液中溶質的質量分數為8.2%

點評 要解答好這類題目，首先，要理解和熟記根據化學反應方程式的計算步驟和格式，以及與之相關的知識等．然后，根據所給的問題情景，結合反應流程，物質間反應的方程式，按照題目要求進行認真地解答即可．