Question

（2007?天津）现有Na₂CO₃和Na₂SO₄的固体混合物共12g，将它放入98g20%的H₂SO₄溶液中，充分反应后溶液呈酸性；在此酸性溶液中再加入80g10%的NaOH溶液，恰好完全中和．计算恰好完全中和后，所得溶液中溶质的质量分数．（计算结果精确到0.1%）

Answer 1

【答案】分析：碳酸钠与硫酸反应、氢氧化钠与硫酸反应都生成相同的溶质硫酸钠，加上原来混合物中的硫酸钠，共同成为反应后溶液中的溶质；因此，恰好完全中和后，所得溶液中溶质的质量分数=×100%；反应后溶液的质量可利用质量守恒定律解决，而硫酸钠的质量需要一系列计算：首先由氢氧化钠计算出生成的硫酸钠和消耗硫酸的质量，再加入硫酸的总量求出与碳酸钠反应的硫酸的质量，然后由硫酸的质量计算碳酸钠的质量生成的硫酸钠的质量，再用混合固体减去碳酸钠而求得固体中硫酸钠，最后把三处硫酸钠的质量加在一起，即反应后溶液中的硫酸钠的质量．
解答：解：所加入稀硫酸中H₂SO₄的质量：98g×20%=19.6g；加入的氢氧化钠溶液中NaOH的质量：80g×10%=8g
设与NaOH反应的H₂SO₄的质量为x，生成的Na₂SO₄的质量为y₁
2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O
  80    98    142
  8g    x      y₁
=  x=9.8g
=  y₁=14.2g
与Na₂CO₃反应的H₂SO₄的质量：19.6g-9.8g=9.8g
设与H₂SO₄反应的Na₂CO₃的质量为m，生成的Na₂SO₄的质量为y₂，生成的CO₂的质量为z
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
  106   98     142      44
   m   9.8g     y₂       z
=  m=10.6g
=  y₂=14.2g
=   z=4.4g
反应后溶液中Na₂SO₄的质量分数：×100%=16.1%
答：恰好完全中和后，所得溶液中溶质的质量分数为16.1%．
点评：利用质量守恒定律计算反应后所得溶液的质量可起到事半功倍的作用，反应后溶液的质量=固体混合物质量+所加稀硫酸质量+所加氢氧化钠溶液质量-放出气体质量．