Question

3．向12.2克碳酸钠和硫酸钠的混合物加入一定质量的稀硫酸后恰好完全反应，测得反应前后烧杯和所盛物质的总质量（m）与反应时间（t）的关系如图．其中烧杯的质量为30克（已知Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑）．试计算：
（1）生成气体的质量为2.2克．
（2）固体混合物中碳酸钠的质量是多少克？
（3）计算反应后溶液中溶质硫酸钠的质量分数（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据碳酸钠与硫酸反应生成了二氧化碳，分析图象，根据质量守恒定律，物质的总质量减少的质量就是生成的二氧化碳的质量；
（2）根据碳酸钠与硫酸的反应，由二氧化碳的质量可求出反应的碳酸钠的质量、生成的硫酸钠的质量；
（3）根据碳酸钠的质量可求出原混合物中硫酸钠的质量，即可求出反应后溶液中溶质硫酸钠的质量，进而求质量分数．

解答 解：（1）由于碳酸钠与硫酸反应生成了二氧化碳，由质量守恒定律和图象可知，生成二氧化碳的质量为：102.2g-100.0g=2.2g；
故填：2.2；
（2）设固体混合物中碳酸钠的质量为x，生成的硫酸钠的质量为y
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
 106                     142               44
  x                         y                2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{142}{y}=\frac{44}{2.2g}$
解得：x=5.3g   y=7.1g
答：固体混合物中碳酸钠的质量是5.3g；
（3）反应后溶液中溶质硫酸钠的质量是12.2g-5.3g+7.1g=14g
反应后溶液中溶质硫酸钠的质量分数：$\frac{14g}{100g-30g}×100%$=20%．
答：反应后溶液中溶质硫酸钠的质量分数为20%．

点评 本题利用图表及反应方程式来分析和解决化学计算中的有关问题，要求学生有较强的识图能力和数据分析能力．