資源簡介

溶液中的綜合計算
　?。壑R歸納］
　　本專題是在前兩專題基礎上，對學生進行的綜合能力的考查，主要是將化學方程式計算與溶液計算、化學式計算相結合。
　?。鄣淅馕觯?br/>　　例1、汽車、電動車一般使用鉛酸蓄電池。某鉛酸蓄電池用的酸溶液是質量分數為28％的稀硫酸，若用1L溶質質量分數為98％的濃硫酸(密度為1.84g／cm3 )配制該稀硫酸時，需要蒸餾水(密度為1g／cm3)的體積為_______L，配得的稀硫酸的質量為________kg。(計算結果保留一位小數)
　　解析：
　　溶液稀釋、混合的計算，關鍵是抓住稀釋、混合前后溶質的質量不變建立等式。
　　設需蒸餾水的體積為V
　　則1.84g／mL×1×103mL×98％＝（1.84g／mL×1×103mL×98％＋1g/mL×V×103mL）×28%
　　V＝4637mL≈4.6L
　　稀硫酸的質量：1.84g/mL×1×103mL×98%÷28%＝6440g≈6.4kg
　　答案：4.6　 6.4
　　例2、我省境內的白石山，因其石灰石呈白色且含雜質較少而得名，是國家級石灰巖結構地質公園。某化學興趣小組從白石山采集來一些樣品，進行了下列實驗：取4份質量不同的石灰石樣品，分別與27.0g相同溶質質量分數的稀鹽酸充分反應后（石灰石樣品中的雜質既不溶于水，也不與鹽酸反應），經過濾、干燥，稱量剩余固體的質量。剩余固體的質量與所取樣品質量的關系如下表所示。試計算：
實驗序號 石灰石樣品質量/g 稀鹽酸的質量/g 剩余固體質量/g
1 1.0 27.0 0.1
2 2.0 27.0 0.2
3 3.0 27.0 0.3
4 4.0 27.0 1.3
　?、攀沂瘶悠分刑妓徕}的質量分數。
　?、扑孟←}酸中溶質的質量分數。
　　解析：
　　這是一道數據分析題。關鍵是能在表格的數據分析中找到可以用與化學方程式計算的量，進而利用溶液中溶質質量分數的公式進行解答。
　　答案：
　　⑴石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為 ×100%=90%
　　⑵與27.0g稀鹽酸恰好反應的CaCO3的質量
　　　3.0g-0.3g=2.7g
　　　[4.0g-1.3g=2.7g給分]
　　　設稀鹽酸中溶質的質量分數為X
　　　CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
　　　100　　73
　　　2.7g　 X×27g
　　　
　　　X=7.3%
　　答：⑴石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數為90%；
　　　　⑵稀鹽酸中溶質的質量分數為7.3%。
　　例3、為測定某氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數，可將此氫氧化鈉溶液20g與20g稀硫酸充分混合；再向其中滴加硫酸銅溶液至恰好完全反應時，消耗硫酸銅溶液64.3g,得到藍色沉淀4.9g和質量分數為10％的無色溶液。試依據以上實驗數據計算氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數。(計算過程中保留一位小數)
　　解析：
　　依據題目內容，氫氧化鈉與硫酸反應后有剩余，又與硫酸銅發生反應生成沉淀。按照質量守恒定律，根據前后物質質量總和不變，求出反應后溶液質量，進而求出生成硫酸鈉總質量，再利用鈉元素守恒，求出氫氧化鈉質量，就可求出氫氧化鈉溶質質量分數。
　　反應后剩余溶液的質量為：20g＋20g＋64.3g－4.9g = 99.4g
　　設：氫氧化鈉質量為x
　　2NaOH——————Na2SO4
　　80　　　　　　　　142
　　x　　　　　　　99.4g×10%
　　解得x＝5.6g
　　氫氧化鈉溶液中溶質質量分數為：5.6g/20g×100%＝28%
　　答案：28％
　　例4、現將10.6g某固體混合物樣品與足量鹽酸起反應，收集到4.4gCO2。若此混合物是由MgCO3、Na2CO3、CaCO3和K2CO3中的3種物質所組成，則該混合物組成不可能是（　 ）
　　A．Na2CO3、CaCO3和K2CO3　　　
　　B．Na2CO3、CaCO3和MgCO3
　　C．Na2CO3、K2CO3和MgCO3　　　
　　D．CaCO3、K2CO3和MgCO3
　　解析：
　　此題為分析推理類計算題。解題的方法是極端假設法和平均值法。即假設4.4gCO2全部是由MgCO3、Na2CO3、CaCO3、K2CO3中任一種純凈物與鹽酸反應產生的。則由化學方程式計算求其質量。如設產生4.4gCO2，需MgCO3的質量為x，
　　MgCO3＋2HCl＝MgCl2＋CO2↑＋H2O
　　84　　　　　　 　　　44
　　x　　　　　　　 　　4.4g
　　，x＝8.4g，
　　依次可求出Na2CO3：10.6g，CaCO3：10g，K2CO3：13.8g。
　　現由三種物質組成的混合物，質量為10.6g，依據平均值法，若含有Na2CO3，固體混合物中一定含有K2CO3（13.8g＞10.6g），其余為CaCO3、MgCO3中的任意一種；若不含有Na2CO3，則余下的三種均含有。
　　答案：B
　　例5、下圖為某加鈣食鹽包裝袋袋上的標簽。小明通過下列方法檢查該食鹽中的鈣元素的含量：往裝有稀硝酸的小燒杯（總質量為200.00g）加入30.00g該鹽樣品，充分反應后，無固體剩余。反應后燒杯和溶液的總質量為229.67g。（已知：CaCO3+2HNO3＝Ca(NO3)2+H2O+CO2↑）
　　⑴反應過程中產生__________gCO2。
　　⑵30.00g該食鹽中含碳酸鈣的質量是多少？
　?、谴思逾}食鹽鈣含量是否符合標簽要求？
解析：
　　此題以生活實例為背景，通過計算檢查食鹽中的鈣元素含量，判斷產品的質量，具有實際應用意義。解題時應分析加鈣食鹽的成分，判斷與稀硝酸反應的物質，由質量守恒定律求出反應過程中產生的CO2的質量，這是本題計算的關鍵點。
　　答案：
　?、?.33（根據質量守恒定律CO2的質量為200.00g＋30.00g－229.67g=0.33g）　
　?、平猓涸O該食鹽中含碳酸鈣的質量為x
　　　CaCO3+2HNO3＝Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
　　　100　　　　　　　　　　 44
　　　x　　　　　　　　　　　0.33g
　　　
　　　x=0.75g
　　　30.00g食鹽中含碳酸鈣質量為0.75g　
　　⑶加鈣食鹽鈣元素的質量分數為，此加鈣食鹽鈣含量符合標簽要求。
　　例6、
　?、湃糁泻头磻枰?0g 10％的NaOH溶液，現提供50g 20％的NaOH溶液、40g 5％的NaOH溶液以及足夠的NaOH固體和水，請選用以上提供的藥品設計兩種配制方案(只要說明配制所需的各種藥品用量)填入下表中。
序　　號 配制方案
舉　　例 6 g NaOH固體和54 g水
方案1 　
方案2 　
　　⑵下圖是某學生用氫氧化鈉固體和水配制60 g10％NaOH溶液的部分操作過程，該同學在稱量氫氧化鈉時，先在兩個托盤上各放一張質量相同的紙，然后把藥品直接放在紙上稱量。
　?、賏操作中的錯誤是__________。
　?、谙铝胁僮髦袑е氯苜|質量分數偏低的是__________(填字母)。
　　A．a操作中砝碼和氫氧化鈉放錯盤B．b中燒杯用水洗滌后未干燥就使用
　　C．c操作中平視量筒凹液面最低處讀數為50 mLD．d操作中有少量水濺出
　　解析：
　　此題為溶液配制的方法歸納題。要配制10％的NaOH溶液，可選用的方法較多，但前提是①溶液中NaOH的質量為60g×10％＝6g；②溶液總質量保持60g不變。
　　方案1：
　　NaOH固體和水。
　　NaOH固體質量為60g×10％＝6g，水的質量為60g－6g＝54g。
　　方案2：
　　20％的NaOH溶液和水。
　　20％NaOH溶液質量為
　　加水的質量為60g－30g＝30g。
　　方案3：
　　20％的NaOH溶液和5％NaOH溶液。
　　設需要兩種溶液的質量依次為x、y，則　
　　
　　方案4：
　　NaOH固體和5％NaOH溶液，設需要兩種物質的質量依次為x、y，則
　　
　　
　　答案：
　　⑴方案1：30g20％NaOH溶液和30g水。
　　　方案2：20g20％NaOH溶液和40g5％NaOH溶液（其他合理答案均可）。
　　⑵①氫氧化鈉直接放在紙上稱量，②AB
　?。郛斕醚菥殻?br/>　　1．冬天，人們常用甘油溶液護膚，使皮膚保持濕潤。質量分數為80%的甘油溶液護膚效果最佳。配制80%的甘油溶液500g，所需甘油的質量為（　 ）
　　A．80 g　　　　 B．40 g　　　 C．400 g　　　　D．100 g
　　2．向100g溶質質量分數為20％的硝酸鉀溶液中加入100g水，所得溶液中溶質的質量分數是（　 ）
　　A．5％ 　　　　　　 B．10％ 　　　　　C．20％ 　　　　　　 D．40％
　　3．每天補充適量的維生素C，有利于提高人體免疫力。某維生素C泡騰片，每片含1g維生素C，將1片該泡騰片投入適量水中，最終得到250g溶液。此溶液中維生素C的質量分數為（　 ）
　　A．0.4%　　　 B．1%　　　　　C．2.5%　　　 D．4%
　　4．下列說法正確的是（　 ）
　　A．NaOH和MgO的混合物中氧的質量分數為40％，NaOH和MgO的質量一定相等
　　B．一定量的氯化鈉溶液恒溫蒸發5克水，析出a克晶體；再蒸發5克水，又析出b克晶體，a與b一定相等
　　C．用H2完全還原一定質量的CuO，參加反應的H2與通入的H2質量一定相等
　　D．將98％的濃H2SO4稀釋成49％的稀H2SO4，加入水的質量與濃硫酸質量一定相等
　　5．現有100g溶質的質量分數為20%的食鹽溶液，要把它稀釋成溶質的質量分數為10%的食鹽溶液，需要加水的質量是_______g；有反應A+B=C，若12gA與6gB恰好完全反應，生成C的質量是_______g。
　　6．配制500mL 10％的氫氧化鈉溶液(密度為1.1g／cm3)，需氫氧化鈉_________克，需加水_________克。
　　7．現有30％的硝酸鈉溶液200g，加熱蒸發90g水，冷卻至原溫度，有20g硝酸鈉晶體析出。則蒸發后溶液的質量為______g，該溫度下，硝酸鈉的溶解度為______g（g／100g水）。
　　8．t1℃時，將3g生石灰加入到60g a％的飽和石灰水中，保持溫度不變，所得溶液的質量(填“>”、“<”或“=”，下同) _______60g，溶液中溶質的質量分數________a％；若將該溶液的溫度升高到t2℃，此時所得溶液中溶質的質量分數_________a％。
　　9．下圖為a、b兩種固體物質的溶解度曲線。根據該圖可知：b的溶解度小于a的溶解度的溫度范圍是_______。
10．燒堿(NaOH)是一種重要的化工原料，廣泛應用于肥皂、造紙等工業。下面有一些關于燒堿的問題，請按要求解答：
　?、艧龎A在工業上通常用電解飽和NaCl水溶液的方法制取，產物除燒堿外，還有H2和Cl2，請寫出電解飽和NaCl水溶液的化學方程式______________________________。
　?、茻龎A放在空氣中會變質生成碳酸鈉。現有14.6 g暴露在空氣中的燒堿樣品，全部溶于水，然后滴加足量Ca(OH)2溶液，充分反應后，過濾，烘干得10 g沉淀，則樣品的組成為（　 ）
　　A．全部為Na2CO3B．4 g Na2CO3和10.6 g NaOH
　　C．全部為NaOHD．4 g NaOH和10.6 g Na2CO3
　?、撬釅A中和反應在工農業生產和科研上具有很大用途，但氫氧化鈉溶液和鹽酸反應時看不到明顯現象，請你設計一個實驗，通過觀察到的明顯現象，說明氫氧化鈉溶液與鹽酸發生了反應。
　　11．小瑩同學的父親買回一袋鉀肥，其包裝袋上的部分內容如圖所示。為確定該化肥純度（即K2SO4的質量分數）是否符合標準。小瑩同學稱取10g樣品，加入適量水溶解后，與足量的BaCl2溶液充分反應。過濾、洗滌、烘干沉淀，測得其質量為11.65g。試通過計算確定該化肥純度是否符合包裝袋上的說明。（假設化肥中的雜質不與BaCl2溶液反應）
12．200克水溶解一定質量的氯化鎂配制成溶液。取此溶液一半，加入一定質量20％的氫氧化鈉溶液恰好完全反應，生成5.8克沉淀。
　?、徘笈渲瞥陕然V溶液的總質量。
　?、魄蠓磻笊傻娜芤褐腥苜|的質量分數。
　　13．侯氏制堿法制得的純堿中通常含有少量的氯化鈉。現有含氯化鈉雜質的純堿樣品22.8g，全部溶解在350g水中。向溶液中加入氯化鋇溶液166.6g，恰好完全反應。過濾、干燥后稱得沉淀質量為39.4g。求：
　　⑴原樣品中的碳酸鈉的質量；
　　⑵最后所得濾液中溶質的質量分數。
　　14．稱取21.1g氫氧化鈉和氫氧化鋇固體混合物，配制成523.3g溶液，然后向其中加入100g硫酸鈉溶液恰好完全反應；經過濾后，得到濾液和沉淀；小心烘干沉淀，得到固體23.3g。（已知：Ba(OH)2+Na2SO4 = BaSO4↓+2NaOH）
　　試計算：
　　⑴混合物中氫氧化鋇的質量；
　　⑵所得濾液中溶質的質量分數。
　　15．已知金屬鈉和水能發生下列反應：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，現取金屬鈉4.6g投入到100g水中，充分反應后，冷卻到室溫(20℃)，得到一種不飽和溶液。向所得溶液中逐滴滴入MgSO4溶液，實驗測得溶液的總質量與滴入MgSO4溶液的質量關系曲線如圖所示。根據題意回答下列問題：
　?、沤饘兮c和水充分反應后，生成氫氣的質量為__________g。
　　⑵圖中A點的縱坐標表示的溶液的質量是__________g。
　?、峭ㄟ^計算求出當滴入120gMgSO4溶液時，所得溶液中溶質的質量分數的多少？（計算結果精確至0.1%）
　　16．我市天山漢墓出土青銅器表面一些有綠色物質，該物質俗稱“銅綠”，其化學組成為Cu2(OH)2CO3。小明同學研究該物質時做了下列實驗。
　　【實驗一】
　　取2.22g“銅綠”固體，向其中加足量的7.3%稀鹽酸，使固體完全溶解。
　　反應方程式：Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2↑+3H2O，試求參加反應的稀鹽酸的質量。
　　【實驗二】
　?、帕砣?.22g“銅綠”固體加熱使其分解，繪制固體的質量隨溫度的變化關系圖。如圖到t1℃時全部變為黑色固體，則此過程中生成的二氧化碳和水的總質量為__________g。
　?、聘鶕蠄D，計算并推理出升溫到t2℃后，BC段殘留固體的合理化學式（要求有計算過程）。
　　參考答案
　　1．C　　 2．B　　 3．A　　4．D5．100；18 6．解：NaOH質量＝55g；水的質量＝495g
7．90；808．<　 =　 <9．t℃以下　10．⑴2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；⑵D；
　　　　⑶合理答案均可　
　　11．解：設10g樣品中含硫酸鉀的質量為X　　　
　　　　K2SO4+BaCl2＝BaSO4↓+2KCl　　　　　　　　
　　　　174　　　　　　233
　　　　X　　　 　　　11.65g
　　　　 　　
　　　　X=8.7g
　　　　硫酸鉀的質量分數＝
　　　　答：該化肥純度不符合包裝袋上的說明。
　　12．解：設參加反應的MgCl2質量為x，NaOH質量為y，同時生成NaCl質量為z
　　　　MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl
　　　　95　　 80　　 58　　　　117
　　　　x　　 　y　　 5.8g　　 　z
　　　　 　 x=9.5g
　　　　　　y=8g
　　　　　 z=11.7g
　　　?、排渲瞥傻腗gCl2溶液總質量：(100g+9.5g)×2=219g
　　　　⑵NaCl%= 　　　　 　
　　　　答：略
　　13．解：設原樣品中碳酸鈉的質量為x；生成氯化鈉的質量為y。
　　　　Na2CO3＋BaCl2＝BaCO3↓＋2NaCl
　　　　106　　　　 　　197　　　117
　　　　x　　　　 　　　39.4g　　 y
　　　　
　　　　
　　　　所得濾液中溶質的質量分數為：×100%=5.0%
　　　　答：原樣品中碳酸鈉的質量為21.2g。所得濾液中溶質的質量分數為5.0％。
　　14．解：
　　　　⑴設原混合物中氫氧化鋇的質量為X，生成的氫氧化鈉質量為Y
　　　　　Ba(OH)2+Na2SO4 = BaSO4↓+2NaOH
　　　　　171　　　　 　　　 233　　　80　
　　　　　X　　　　 　　　　23.3g　　 Y
　　　　　171∶X = 233∶23.3g　 X=17.1g　
　　　　　233∶23.3g=80∶Y　　　Y=8g　
　　　?、茷V液中氫氧化鈉的質量為21.1g－17.1g+8g = 12g　
　　　　　溶液的總質量為523.3g+100g-23.3g=600g　　　
　　　　　溶液中溶質(氫氧化鈉)的質量分數為
　　　　答：混合物中氫氧化鋇的質量為17.1g。氫氧化鈉的質量分數為2％。
　　15．⑴0.2　
　　　?、?04.4　
　　　　⑶6.5%
　　16．【實驗一】
　　　?、沤猓涸O參加反應的稀鹽酸的質量為x
　　　　　Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2↑+3H2O
　　　　　　　222　　　146　　　
　　　　　　　2.22g　 7.3%x
　　　　　 　　
　　　　　x = 20g　
　　　　【實驗二】
　　　?、?.62g
　　　　⑵解：根據圖中數據知：
　　　　　從t1℃到t2℃固體的質量減少：1.60g－1.44g=0.16g
　　　　　t1℃時1.60g氧化銅中銅元素質量=1.60g×64/80 =1.28g　
　　　　　t1℃時1.60g氧化銅中氧元素質量=1.60g×16/80 =0.32g
　　　　　因為BC段固體中氧元素質量為：0.32g－0.16g=0.16g,
　　　　　所以，BC段固體中銅、氧元素質量比=1.28g∶0.16g=8∶1　　
　　　　　設BC段固體的化學式為CuxOy,
　　　　　則，64x∶16y=8∶1， x∶y=2∶1（或Cu、O元素原子個數比=）
　　　　　所以BC段時固體化學式為Cu2O。

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