Question

3．向12.2克碳酸鈉和硫酸鈉的混合物加入一定質量的稀硫酸后恰好完全反應，測得反應前后燒杯和所盛物質的總質量（m）與反應時間（t）的關系如圖．其中燒杯的質量為30克（已知Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑）．試計算：
（1）生成氣體的質量為2.2克．
（2）固體混合物中碳酸鈉的質量是多少克？
（3）計算反應后溶液中溶質硫酸鈉的質量分數（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據碳酸鈉與硫酸反應生成了二氧化碳，分析圖象，根據質量守恒定律，物質的總質量減少的質量就是生成的二氧化碳的質量；
（2）根據碳酸鈉與硫酸的反應，由二氧化碳的質量可求出反應的碳酸鈉的質量、生成的硫酸鈉的質量；
（3）根據碳酸鈉的質量可求出原混合物中硫酸鈉的質量，即可求出反應后溶液中溶質硫酸鈉的質量，進而求質量分數．

解答 解：（1）由于碳酸鈉與硫酸反應生成了二氧化碳，由質量守恒定律和圖象可知，生成二氧化碳的質量為：102.2g-100.0g=2.2g；
故填：2.2；
（2）設固體混合物中碳酸鈉的質量為x，生成的硫酸鈉的質量為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：固體混合物中碳酸鈉的質量是5.3g；
（3）反應后溶液中溶質硫酸鈉的質量是12.2g-5.3g+7.1g=14g
反應后溶液中溶質硫酸鈉的質量分數：$\frac{14g}{100g-30g}×100%$=20%．
答：反應后溶液中溶質硫酸鈉的質量分數為20%．

點評 本題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．