Question

【題目】有一包不純的碳酸鈉白色粉末，可能含有硫酸鈉、氫氧化鈉的一種或兩種，某科學興趣小組為探究其成分做了如下實驗：

I、現取樣品16g于燒杯中并加84g水攪拌，全部溶解。再向燒杯中逐漸滴加26.1%硝酸鋇溶液并不斷攪拌，燒杯內固體的質量隨加入硝酸鋇溶液的質量的變化關系如圖甲所示。

II、在B點開始，向燒杯中滴加稀硝酸并不斷攪拌，燒杯內固體的質量隨加入稀硝酸的質量的變化關系如圖乙所示。

（1）原白色固體中，除了Na2CO3外，一定還含有_____（填化學式），E點時，溶液中一定含有的溶質有_____種。

（2）計算：

①白色沉淀中碳酸鋇的質量。

②D點時，溶液中硝酸鈉的溶質質量分數。（計算結果精確到0.1%）

Answer 1

【答案】（1）NaOH和Na2SO4 ；3

（2）19.7g ； 8.6%

【解析】

（1）由圖乙可知，BC段加入稀硝酸后沉淀的質量不減少，說明加入的稀硝酸與氫氧化鈉反應生成了可溶性的硝酸鈉和水，說明原溶液中含有氫氧化鈉，CD段加入稀硝酸后沉淀的質量減少，說明與稀硝酸反應的沉淀是碳酸鋇，DE段加入稀硝酸后沉淀不消失，說明沉淀不溶于稀硝酸，則這部分沉淀是硫酸鋇，進而說明原溶液中含有硫酸鈉，即原白色固體中，除了Na2CO3外，一定還含有氫氧化鈉和硫酸鈉，其化學式分別是NaOH和Na2SO4，故填NaOH和Na2SO4；

BC段的反應是氫氧化鈉與稀硝酸反應生成硝酸鈉和水，CD段的反應是碳酸鋇與稀硝酸反應生成硝酸鋇、水和二氧化碳，DE段加入的稀硝酸不再發生反應，所以E點時，溶液中一定含有的溶質有硝酸鈉、硝酸鋇和硝酸3種溶質，故填3。

（2）①由圖可知，加入硝酸鋇后生成的24.36g沉淀是碳酸鋇與硫酸鋇的質量和，由圖乙可知，加入足量稀硝酸后剩余的4.66g沉淀是不溶于稀硝酸的硫酸鋇，所以白色沉淀中碳酸鋇的質量=24.36g4.66g=19.7g，故填19.7g。

②解：由題意可知，生成的沉淀中硫酸鋇的質量是4.66g，碳酸鋇的質量=24.36g4.66g=19.7g

設樣品中碳酸鈉的質量為m，與稀硝酸反應生成硝酸鈉的質量為m1

106：197= m：19.7g m=10.6g

170：197= m1：19.7g m1=17g

設樣品中硫酸鈉的質量為m2，與稀硝酸反應生成的硝酸鈉的質量為m3

142：233= m2：4.66g m2=2.84g

170：233= m3：4.66g m3=3.4g

樣品中氫氧化鈉的質量=16g10.6g2.84g=2.56g

設硝酸鈉與稀硝酸反應生成硝酸鈉的質量為m4

40：85=2.56g：m4 m4=5.44g

設碳酸鋇與稀硝酸反應生成二氧化碳的質量為m5

197：44=19.7g：m5 m5 =4.4g

D點時溶液中硝酸鈉的質量=17g+3.4g+5.44g=25.84g

D點時溶液的質量=16g+84g+129.6g+80g4.66g4.4g=300.54g

D點時溶液中硝酸鈉的質量分數=×100%≈8.6%

答：D點時溶液中硝酸鈉的質量分數為8.6%。