Question

4．在一燒杯中盛有100g BaCl₂和HCl的混合溶液，向其中逐漸滴加溶質質量分數為10%的Na₂CO₃溶液，混合溶液的質量與所滴入的Na₂CO₃溶液的質量關系圖象如圖所示．
（1）在實驗過程中，可以先后看到的明顯實驗現象是先有氣體放出，后有白色沉淀生成．
（2）求原溶液中BaCl₂的質量分數為多少？．
（3）當滴入Na₂CO₃溶液至圖中B點時，通過計算求所得不飽和溶液中溶質質量分數為多少？（計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）向盛有BaCl₂和HCl的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液時，碳酸鈉先與鹽酸反應產生二氧化碳，當鹽酸反應完后，再與氯化鋇反應產生碳酸鋇沉淀；
（2）開始時是生成氣體的，由于加入的是碳酸鈉溶液，而生成的是二氧化碳氣體，兩者的質量明顯是增加多，減少的少，所以曲線明顯上揚．當不再生成二氧化碳時，就生成碳酸鋇，由于碳酸鋇的質量要多于碳酸鈉的，所以導致溶液的質量增加減緩．從圖中曲線可看出，當滴入碳酸鈉106g時，鹽酸完全反應，據此可根據滴入碳酸鈉質量計算消耗HCl的質量；
（3）從圖中曲線可看出，開始滴入106克的碳酸鈉與鹽酸反應，106克～212克之間滴入碳酸鈉與氯化鋇反應；即與氯化鋇反應的碳酸鈉質量為212克-106克；
由化學方程式知，碳酸鈉和鹽酸、氯化鋇反應后溶液中溶質均為氯化鈉，可根據化學方程式中參加反應的碳酸鈉質量計算生成的氯化鈉質量和碳酸鋇沉淀質量，再根據質量守恒定律，參加反應的物質總質量等于生成的物質總質量，最后所得不飽和溶液的質量等于l00gBaCl₂和HCl的混合溶液，加上滴入的212gNa₂CO₃溶液，減去生成的氣體和沉淀的質量，即可計算所得不飽和溶液中溶質質量分數．

解答 解：（1）碳酸鈉和鹽酸反應產生二氧化碳，有氣體放出，與氯化鋇反應產生碳酸鋇，即有白色沉淀產生；
（2）設原溶液中BaCl₂的質量為x，則
Na₂CO₃ ～BaCl₂
  106          208
106g×10%    x
$\frac{106}{106g×10%}=\frac{208}{x}$，
x=20.8g
原溶液中BaCl₂的質量分數為：$\frac{20.8g}{100g}×100%$=20.8%；
（3）設實驗過程中產生氯化鈉質量為y，產生碳酸鋇質量為z，則
本關系是指整個過程的，不考慮是碳酸鈉與鹽酸還是和氯化鋇反應，最終對應的鈉都在氯化鈉中．
Na₂CO₃ ～2NaCl
   106           117
212g×10%      y
$\frac{106}{212g×10%}=\frac{117}{y}$，
y=23.4g
后期的碳酸鈉中碳酸根轉化為碳酸鋇沉淀，所以對應的碳酸鈉是106g溶液之后的部分．
            Na₂CO₃ ～BaCO₃
             106             197
（212g-106g）×10%    z

$\frac{106}{（212g-106g）×10%}=\frac{197}{z}$，
z=19.7g
所得NaCl溶液的質量分數為：$\frac{23.4g}{100g+212g-19.7g-4.4g}$×100%=8.1%
答：（1）先有氣體放出，后有白色沉淀生成；
（2）7.3%；
（3）所得不飽和溶液中溶質質量分數是8.1%．

點評 本題考查根據圖象的有關化學方程式的計算，重在考查學生的識圖，碳酸鈉與兩種物質都能發生反應，而首先是與鹽酸反應，其次與氯化鋇反應．