Question

15．欲測(cè)定某氫氧化鈉樣品中可能的變質(zhì)成分碳酸鈉的含量，張同學(xué)取該樣品少量放于燒杯中，向其中慢慢滴加10%的稀鹽酸，所加鹽酸與產(chǎn)生氣體的質(zhì)量關(guān)系圖如下：
（1）求反應(yīng)完畢后產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量？
（2）原固體中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 根據(jù)圖象可知，無(wú)氣體放出段消耗的鹽酸的質(zhì)量為36.5g，大于有氣體放出段所消耗的鹽酸的質(zhì)量7.3g，故可知樣品為NaOH和Na₂CO₃的混合物．且稀鹽酸先和氫氧化鈉反應(yīng)，再和Na₂CO₃反應(yīng)生成NaHCO₃，此過程無(wú)氣體放出，共消耗鹽酸36.5g；然后鹽酸和NaHCO₃反應(yīng)生成CO₂氣體，此過程消耗鹽酸7.3g．根據(jù)NaHCO₃消耗的稀鹽酸的質(zhì)量，即可求出生成CO₂的物質(zhì)的量和質(zhì)量以及NaHCO₃的物質(zhì)的量，而Na₂CO₃的物質(zhì)的量等于NaHCO₃的物質(zhì)的量，即可求出樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量，然后結(jié)合NaOH和Na₂CO₃的混合物反應(yīng)至有恰好氣體放出時(shí)共消耗鹽酸36.5g，即可求出樣品中NaOH的物質(zhì)的量和質(zhì)量，從而能求出樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：根據(jù)圖象可知，在消耗鹽酸0-36.5g段內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：NaOH+HCl=NaCl+H₂O，Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃．
消耗鹽酸36.5g-43.8g段內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：NaHCO₃++HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O．
設(shè)樣品中的NaOH的物質(zhì)的量為xmol，Na₂CO₃的物質(zhì)的量為ymol．
（1）在生成二氧化碳過程中消耗的鹽酸的質(zhì)量為43.8g-36.5g=7.3g，由于鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，故鹽酸溶液中含有的n（HCl）=$\frac{7.3g×10%}{36.5g/mol}$=0.02mol．由于Na₂CO₃的物質(zhì)的量為ymol，則經(jīng)過反應(yīng)Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃生成的NaHCO₃的物質(zhì)的量也為ymol．設(shè)生成的二氧化碳的物質(zhì)的量為zmol．則有：
根據(jù)反應(yīng)可知：NaHCO₃++HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
              1       1        1
             ymol    0.02mol   zmol 
故可知：$\frac{1}{y}=\frac{1}{0.02}=\frac{1}{z}$
解得y=0.02mol，z=0.02mol．
故生成的二氧化碳的質(zhì)量m=nM=0.02mol×44g/mol=0.88g．
答：生成的二氧化碳的質(zhì)量為0.88g．
（2）由于y=0.02mol，即樣品中的Na₂CO₃的物質(zhì)的量為0.02mol，消耗鹽酸0-36.5g段內(nèi)消耗的鹽酸的質(zhì)量為36.5g，含有的HCl的物質(zhì)的量n（HCl）=$\frac{36.5g×10%}{36.6g/mol}$=0.1mol．由于消耗鹽酸0-36.5g段內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為：NaOH+HCl=NaCl+H₂O，Na₂CO₃ +HCl=NaCl+NaHCO₃．
                                             1     1                     1     1
                                            xmol  xmol               0.02mol  0.02mol

故可知消耗的鹽酸的物質(zhì)的量n（HCl）=0.1mol=xmol+0.02mol
解得x=0.08mol．
即樣品中m（NaOH）=nM=0.08mol×40g/mol=3.2g．
而樣品中Na₂CO₃的物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為m（Na₂CO₃）=2.12g．
故樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{3.2g}{3.2g+2.12g}×100%$=61.3%．
答：樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.3%．

點(diǎn)評(píng) 本題難度不是很大，主要考查了質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用和根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和解決問題的能力．