Question

在化学实验技能考试做完“二氧化碳的制取和性质”实验后，废液桶中有大量的盐酸与氯化钙的混合溶液（不考虑其他杂质）．为避免污染环境并回收利用废液，化学兴趣小组做了如下实验：取废液10kg，向其中加入溶质质量分数为21.2%的碳酸钠溶液．所得溶液pH与加入的碳酸钠溶液的质量关系如图所示（已知：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl）：
（1）通过如图可知，当碳酸钠溶液质量加到______kg时，废液恰好处理完（盐酸与氯化钙的混合溶液完全转化成氯化钠溶液）．
（2）计算废液中氯化钙的质量分数．
（3）废液恰好处理完时，溶液中氯化钠的质量分数．

Answer 1

解：（1）生成的氯化钠溶液显中性，由图示可知，当碳酸钠溶液质量加到15kg时，pH=7，然后又上升，说明此时恰好将废液处理完．
（2）由图象可知与溶液中氯化钙反应的碳酸钠溶液的质量为：15kg-10kg=5kg，所含碳酸钠的质量是5kg×21.2%=1.06kg
设废液中氯化钙的质量为x，生成的氯化钠溶液的质量为y，
Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
106 111 100 117
1.06kg x z y
x=1.11kg
y=1.17kg
z=1kg
废液中氯化钙的质量分数为100%=11.1%．
（3）设碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠的质量为a，生成二氧化碳气体的质量为b，
Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑
106 117 44
10kg×21.2% a b
a=2.34kg
b=0.88kg
废液恰好处理完时溶液中氯化钠的质量分数为100%≈15.2%．
故答案为：（1）15kg；（2）废液中氯化钙的质量分数为11.1%；（3）废液恰好处理完时溶液中氯化钠的质量分数为15.2%．
分析：（1）由图示可知，当碳酸钠溶液质量加到15kg时，pH=7，然后又上升，说明此时恰好将废液处理完．
（2）根据图象可知：当碳酸钠溶液质量加到10kg时，废液中的盐酸恰好处理完；10kg和15kg之间pH值不变，说明有5kg碳酸钠溶液与氯化钙恰好完全反应，根据碳酸钠的质量求氯化钙的质量，最后由溶质质量分数计算公式求溶液中氯化钙的质量分数．
（3）废液恰好处理完时，溶液中氯化钠的质量为碳酸钠与稀盐酸生成的氯化钠、碳酸钠与氯化钙生成的氯化钠质量之和，由碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式计算出生成的氯化钠的质量，最后由溶质质量分数计算公式求溶液中氯化钙的质量分数．
点评：本题难度不大，掌握根据化学方程式与溶质质量分数的计算方法是正确解答本题的关键，解题时要注意解题的规范性．