Question

化學實驗小組的同學要測定從商店買來的某品牌純堿中碳酸鈉的質量分數（已知雜質為NaCl），經過討論，他們設計并進行了如下實驗（反應過程中不考慮水和氯化氫的揮發）：
取13.5g樣品放入燒杯中，每次加入20g稀鹽酸（不考慮水、氯化氫逸出）后用精密儀器稱量，記錄實驗數據如下：

加入稀鹽酸次數	1	2	3	4	5	6	7
燒杯及所稱物質總質量/g	78.90	97.80	116.70	135.60	155.05	175.05	195.05

（1）第______次加入稀鹽酸后樣品完全反應．
（2）請你幫助他們計算出樣品中碳酸鈉的質量分數．
（3）求樣品與稀鹽酸恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數．

Answer 1

解：每次加入20g稀鹽酸，那么按理來說第2次燒杯及所稱物質總質量應為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，這是第一次，前4次每加一次生成二氧化碳1.1g，最后一次因碳酸鈉反應完，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．
仔細觀察數據，會發現第6次與第5次數據差還是20g，這說明稀鹽酸沒有被反應，所以第5次加稀鹽酸時，碳酸鈉已反應完．但注意，第5次20g稀鹽酸沒有反應完．
（1）5
設13.5g樣品中碳酸鈉的質量為x，生成氯化鈉的質量為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）經過分析題意可知，每加入20g稀鹽酸完全反應時，生成1.1g CO₂，第五次加入20g稀鹽酸生成0.55g CO₂，說明有10g稀鹽酸參加了反應，所以參加反應的鹽酸總質量為90g．
樣品與稀鹽酸恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數=×100%=15%
答：樣品與稀鹽酸恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數為15%．
分析：根據表格中所給數據可知，當加鹽酸到第五次之后，物質的質量不在發生變化，說明此時樣品全部反應，生成的二氧化碳質量也恒定不變，由此根據化學方程式進行計算即可．
點評：本題是一道化學方程式和圖表相結合在一起的計算題，難度較大，對學生的審題和理解能力較高．