Question

12．常溫下，在20克鹽酸和硫酸混合液中，逐滴加入17.1%的氫氧化鋇溶液．當堿液加至20克，硫酸鋇沉淀達到最大值；當堿液加至60克時，溶液pH=7．求：
（1）原混合液中硫酸的質量分數．
（2）當pH=7時溶液中溶質的質量分數．
提示：H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+2H₂O        
 2HCl+Ba（OH）₂=BaCl₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據硫酸與氫氧化鋇的反應，由題干中生成硫酸鋇達最大值時消耗氫氧化鋇溶液的質量，可計算出混合溶液中硫酸的質量，即可求出混合溶液中硫酸的質量分數；
（2）pH=7時，即酸與氫氧化鋇恰好完全反應，氫氧化鋇一部分與硫酸反應一部分與鹽酸反應，與硫酸反應生成了硫酸鋇沉淀，因此，反應后所得溶液為氫氧化鋇與鹽酸反應生成的氯化鋇溶液．根據與鹽酸反應的氫氧化鋇的質量可計算生成的氯化鋇，進而求出當pH=7時溶液中溶質的質量分數即可．

解答 解：（1）加入20g氫氧化鋇時，硫酸鋇沉淀達到最大值，說明硫酸完全反應；
設原混合物中硫酸的質量為 x，生成硫酸鋇的質量為z．
H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaS0₄↓+2H₂0
98           171           233
x        20g×17.1%       z
$\frac{98}{x}=\frac{171}{20g×17.1%}$
x=1.96g
$\frac{171}{20g×17.1%}=\frac{233}{z}$
z=4.66g
原混合液中硫酸的質量分數為$\frac{1.96g}{20g}$×100%=9.8%
（2）當pH=7時，與鹽酸反應的氫氧化鋇溶液的量是60g-20g=40g
設溶液中溶質 BaCl₂ 的質量為 y
2HCl+Ba（OH）₂ =BaCl₂+2H₂0
           171            208
    40g×17.1%        y
$\frac{171}{40g×17.1%}=\frac{208}{y}$
y=8.32g
當pH=7時溶液中溶質的質量分數=$\frac{8.32g}{20g+60g-4.66g}×100%$=15%
答：（1）原混合液中硫酸的質量分數為 9.8%；（2）當pH=7時溶液中溶質的質量分數為15%．

點評 此題是一道綜合計算題，解題的關鍵是對反應中各物之間的反應要有明確的認識，另外還要結合相關的現象及數據進行分析整理，是一道訓練學生良好的思維的好題．