现有一种Na2CO3和NaHCO3的混合物,某同学为测定其含量,取一定量的该样品溶于水,逐滴加入稀盐酸并不断振荡,首先发生反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,然后才发生反应:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O.

问题描述:

现有一种Na2CO3和NaHCO3的混合物,某同学为测定其含量,取一定量的该样品溶于水,逐滴加入稀盐酸并不断振荡,首先发生反应:Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl,然后才发生反应:NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O.
已知:该温度下CO2密度为1.98g/L,实验测得产生的CO2与加入稀盐酸的数据如右图.

(1)当加入______g盐酸时,才开始产生CO2;图中V=______mL.
(2)请计算:
①所加入盐酸中HCl的质量分数为多少?
②原样品中Na2CO3和NaHCO3的质量各是多少?(百分数精确到0.1%,质量精确到0.01g)

(1)从图象可以看出,加入5克盐酸后开始有二氧化碳气体出现.从图象可以看出,加入(10-5)克盐酸放出二氧化碳的体积是222毫升;加入(15-5)克盐酸放出二氧化碳气体的体积是V毫升,所以V=222×2═444毫升.故答案为:5;444.
(2)①444 mLCO2的质量=

444mL
1000mL/L
×1.98g/L═0.88克,设产生0.88gCO2时,消耗HCl的质量为X.
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
       36.5     44
        X       0.88g
36.5
44
X
0.88克
 
得:x=0.73g
∴盐酸溶液中溶质的质量分数=
0.73g
15g−5g
×100%=7.3%.
②设加入5g盐酸时,参加反应的碳酸钠的质量为Y,生成碳酸氢钠的质量为Z.
5克盐酸中溶质的质量=5克×7.3%=0.365克.
Na2CO3+HCl═NaHCO3+NaCl
106   36.5   84
Y   0.365克   Z
 
106
36.5
Y
0.365克
       
 解得:Y=1.06克
36.5
84
0.365克
Z

得:Z=0.84克
556mLCO2的质量=556mL÷1000×1.98g/L=1.10克,设放出556mLCO2时反应的NaHCO3质量为M.
NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O
84              44
M              1.10克
84
44
M
1.10克

得:M=2.10克
∴原样品中NaHCO3的质量=2.1克-0.84克=1.26克.
答:①盐酸中HCl的质量分数为7.3%;②原样品中有Na2CO31.06g;NaHCO3 1.26g.