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13.某海洋化工集团用氨碱法生产的纯碱产品中含有少量氯化钠杂质,其产品包装袋上注明:
碳酸钠≥96%.为测定该产品中含碳酸钠的质量分数,进行了以下实验:取11.0g纯碱样品放入烧杯中,称得烧杯及所盛纯碱样品的总质量为158.0g,再把100g稀盐酸平均分成四份依次加入到该烧杯中,每次均充分反应.实验数据记录如下:
所加盐酸的次数第一次第二次第三次第四次
烧杯及所盛物质总质量/g181.2204.4228.6253.6
请你据此分析计算:
(1)第一次加入稀盐酸充分反应后,生成二氧化碳的质量是1.8克.
(2)该产品中碳酸钠的质量分数是否合格?
(要求写出计算过程,结果精确到0.1%)
(3)求所用盐酸的质量分数.(结果精确到0.1%)
(4)根据实验数据,在右边的坐标纸上绘制出所加稀盐酸质量与生成气体质量关系的曲线.(写出必要的计算过程)

分析 (1)根据质量守恒定律,在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和.故第一次加入稀盐酸充分反应后,生成二氧化碳的质量=反应前烧杯及所盛物质的质量总和-反应后烧杯及所盛物质的质量总和;
(2)由图表数据可知,前二次反应后,每次生成气体的质量都是1.8g,第四次反应没有气体生成,故可判断第三次反应已完全.故生成气体的质量为158g+75g-228.6g=4.4g.根据碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式和生成的气体质量,列出比例式,即可计算出参与反应的Na2CO3的质量,然后根据溶质质量分数=$\frac{溶质质量}{溶液质量}$×100%计算即可.
(3)由于第一次加入盐酸时盐酸完全反应,所以可利用第一次生成的二氧化碳质量求出反应的氯化氢质量,进而求出盐酸的溶质质量分数.
(4)根据二氧化碳的质量计算完全反应时消耗稀盐酸的质量.

解答 解:(1)第一次的结果中,二氧化碳的质量为158.0g+100g÷4-181.2g=1.8g;故答案为:1.8.
(2)前二次反应后,每次生成气体的质量都是1.8g,第四次反应没有气体生成,故可判断第三次反应已完全.故生成气体的质量为158g+75g-228.6g=4.4g
设参与反应的Na2CO3的质量为x,
Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O
 106              44
  x               4.4g
∴$\frac{106}{x}=\frac{44}{4.4g}$,
解之得:x=10.6g,
产品中碳酸钠的质量分数为:$\frac{10.6g}{11g}$×100%≈96.4%≥96%;
故该产品中碳酸钠的质量分数合格.
(3)根据质量守恒定律,第一次加入盐酸充分反应后,生成二氧化碳的质量=158.0g+25g-181.2g=1.8g;
设生成1.8g二氧化碳需要的氯化氢质量是y
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
        73            44
        y            1.8g
$\frac{73}{y}=\frac{44}{1.8g}$
y=$\frac{131.4}{44}$g
所以所用稀盐酸中溶质的质量分数为$\frac{\frac{131.4}{44}g}{25g}$×100%≈11.9%
(4)设碳酸钠完全消耗时所用氯化氢的质量为x
Na2CO3+2HCl══2NaCl+H2O+CO2↑
               73                            44
               z                             4.4g
$\frac{73}{z}=\frac{44}{4.4g}$
z=7.3g,
碳酸钠完全消耗时所用盐酸的质量为$\frac{7.3g}{11.9%}$=61.3g
即碳酸钠完全消耗时所用盐酸的质量为61.3g,之后再加盐酸无气体生成.而开始时,盐酸为零,二氧化碳也为零.所以得图:

点评 本题主要考查学生运用化学方程式综合分析和解决实际问题的能力.增加了学生分析问题的思维跨度,强调了学生整合知识的能力.

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