Question

向139mL密度为1.05g/cm³的CaCl₂和HCl混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，测得生成的沉淀质量（y轴）与加入Na₂CO₃溶液的体积（x轴）的关系如图，已知原溶液中含CaCl₂为7.6%，恰好完全反应时，加入Na₂CO₃溶液的总质量为191.9g（设此时溶液密度为1.02g/cm³）求：
（1）原溶液中HCl质量分数；
（2）反应后所得溶液的物质的量的浓度（最后保留一位小数）．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：根据题意混合液与滴加的碳酸钠溶液发生了2个反应：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl、Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O；结合图象分析可知：向混合液中滴加了2amL的碳酸钠溶液后才开始产生沉淀，滴加到3amL时不再产生沉淀，说明氯化钙与碳酸钠溶液的反应，消耗碳酸钠溶液的体积是amL，HCl与碳酸钠溶液反应消耗碳酸钠溶液的体积是2amL，根据m=ρ?V可计算出氯化钙、氯化氢各消耗的碳酸钠溶液质量；再根据氯化钙的质量分数计算出氯化钙的质量，根据反应方程式Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl计算出反应消耗碳酸钠的质量、生成的碳酸钙、氯化钠的质量，据此可以计算出碳酸钠溶液的质量分数，从而计算出氯化氢消耗的碳酸钠的质量，再根据反应Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O计算出反应消耗的氯化氢的物质的量及生成的氯化钠、二氧化碳的质量；
然后根据质量守恒定律计算出反应后溶液质量、溶质氯化钠的质量、物质的量，再根据溶液密度计算出溶液体积，最后计算出反应后溶液的物质的量浓度．

解答： 解：根据题中数据及反应图象可知碳酸钠溶液的密度为：ρ=

m

V

=

191.9g

3a

=

63.97

a

/mL，
图象中消耗碳酸钠溶液0-2amL时，没有生成沉淀，说明溶液中氯化氢消耗了2amL碳酸钠溶液，所以氯化氢消耗的碳酸钠溶液的质量为：

63.97

a

/mL×2amL=127.94g；
横坐标中从2amL碳酸钠溶液时开始生成沉淀，到3amL时沉淀不再增加，说明氯化钙消耗了amL碳酸钠溶液，氯化钙消耗的碳酸钠溶液的质量为：ρ=

m

V

=

63.97

a

/mL×amL=63.97g；
设与氯化钙反应的碳酸钠溶液的质量为x，生成氯化钠的质量为y，碳酸钙的质量为z，
原溶液中含CaCl₂为7.6%，原溶液中含有氯化钙的质量为：1.05g/mL×139mL×7.6%≈11.1g，
则：Na₂CO₃+CaCl₂═CaCO₃↓+2NaCl
   106     111    100     117
    x      11.1g   z       y

106

x

=

111

11.1

，解得x=10.6g，
y=

117×11.1

111

g=11.7g，
z=

100×11.1g

111

=10g，
碳酸钠溶液中溶质的质量分数为：

10.6g

63.97

×100%，
与盐酸反应的碳酸钠的质量为：127.94g×

10.6g

63.97

×100%=21.2g，
设参加反应的氯化氢的质量为Z，生成氯化钠的质量为Q，生成二氧化碳的质量为W，
Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O
 106    73   117   44
 21.2g  Z    Q     W
Z=

21.2g×73

106

=14.6g，
Q=

21.2g×117

106

=23.4g，
W=

21.2g×44

106

=8.8g，
（1）原溶液中氯化氢的质量分数为：ω（HCl）=

14.6g

139mL×1.05g/mL

×100%=10%，
答：原溶液中HCl质量分数为10%；
（2）所得溶液中物质的量浓度为：c（NaCl）=

n

V

=

11.7g+23.4g 58.5g/mol

146g+191.9g-10g-8.8g 1.02g/cm3×1000cm3/L

=1.9mol/L，
答：反应后所得溶液的物质的量的浓度1.9mol/L．

点评：本题考查了有关混合物的计算，题目难度较大，本题将数学图象应用于化学计算中（读懂图象是解题关键），解答本题的关键是读懂图象中点、线的意义．