Question

(3分)將碳酸鈉和硫酸鈉的固體混合物6g，放入燒杯中，再加入一定量的稀硫酸，在一定時間內恰好完全反應，無固體剩余，所得溶液溶質質量分數為19.5%，反應的時間(t)和燒杯及其所盛物質總質量(m)的關系如右圖所示：

(1)生成氣體的質量為        。
（2）求所加稀硫酸的溶質質質量分數。

Answer 1

（1）2.2 g (1分) （2）13.5 %

試題分析：（1）向碳酸鈉和硫酸鈉的混合物中加入稀硫酸，碳酸鈉與硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，由于反應放出氣體二氧化碳而使燒杯內所盛物質的總質量減小，且質量減小的值即反應放出的二氧化碳的質量；故根據燒杯中所盛物質的質量曲線可知，反應放出二氧化碳的質量=62.2g-60.0g=2.2g。
（2）要計算所加稀硫酸的溶質質量分數，需要知道所加稀硫酸的質量和稀硫酸中硫酸的質量；參加反應的硫酸的質量可由反應放出二氧化碳氣體的質量求得；而要求得所加稀硫酸的質量，可根據質量守恒定律求得，即所加稀硫酸的質量=反應后所得溶液質量+放出氣體二氧化碳的質量-固體混合物的質量。
解：設原混合物中碳酸鈉的質量為x，參加反應的硫酸的質量為y，生成的硫酸鈉的質量為z。
Na₂CO₃  +  H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂↑+ H₂O
106      98     142    44
x        y       z     2.2 g
解之得 x=5.3g
解之得y=4.9g
解之得z=7.1g
根據題意可知，反應后所得溶液的溶質為硫酸鈉，且溶質質量分數為19.5%
設所加稀硫酸的質量為m，則有
×100% =" 19.5" %解之得m="36.2" g
則所加稀硫酸的溶質質量分數為：×100% =" 13.5" %
答：所加稀硫酸的溶質質量分數為13.5%。
點評：此題是關于化學方程式的計算題，主要是利用圖表及反應方程式來分析和解決化學計算中的有關問題，要求學生有較強的識圖能力和數據分析能力，解題的關鍵是找出相關的化學反應，并依據已知量對未知的應求量進行求解計算。