例1.把質量分數為18.25%的鹽酸50克加入到100克氫氧化鈉溶液中,充分反應后生成的溶液為中性。⑴氫氧化鈉溶液的溶質質量分數是多少?⑵要配制500毫升上述氫氧化鈉溶液(密度1.1克/毫升)需要質量分數為40%的氫氧化鈉溶液和水各多少毫升?(40%氫氧化鈉溶液密度為1.4克/毫升)
[誤區(qū)之一]學生在解答此題時,易在計算水的體積時出現:500毫升-98.2毫升=401.8毫升的錯誤。因為溶液混合時,體積沒有加和性,故解此題時需根據稀釋前后溶質的質量不變進行計算。
[思路分析]⑴NaOH溶液的質量分數利用鹽酸的質量求出NaOH溶質質量即可計算。⑵在配制NaOH溶液過程中,溶質質量不變,據此可求出NaOH和水的質量,再由NaOH溶液和水的密度可求出它們各自的體積。
解:⑴50克×18.25%=9.125克
設與鹽酸反應的NaOH質量為x
HCl+NaOH=NaCl+H2O
-=- x=10克
NaOH溶液的質量分數為:10克/100克×100%=10%
⑵500毫升×1.1克/毫升=550克
設需40%NaOH溶液的質量為y
y×40%=550克×10%
y=137.5克
則需水的質量為:550克-137.5克=412.5克
所以需40%NaOH溶液體積:137.5克÷1.4克/毫升=98.2毫升
水的體積:412.5克÷1克/毫升=412.5毫升
答:氫氧化鈉溶液的溶質質量分數是10%,要配制500毫升上述氫氧化鈉溶液需要質量分數為40%的氫氧化鈉溶液98.2毫升和水412.5毫升。
例2.取一定含有雜質的某金屬樣品R,投入到73克溶質質量分數為20%的鹽酸中,金屬與鹽酸恰好完全反應(雜質不參與反應),測得所得氯化物中氯元素的質量分數為74.7%.計算:⑴樣品中含金屬R的質量。(精確到0.1%)⑵所得溶液中溶質的質量分數。(精確到0.1%)
[誤區(qū)之二]學生在解答此題時,如果認為是根據方程式的計算,又苦于R不知為何物,就會走進死胡同。解題時,若能抓住元素的質量守恒,問題就可迎刃而解。
[思路分析]解答本題如果按常規(guī):設氯化物為RClx(x為R的化合價),由xCl/RClx×100%=74.7%,按x=+1、+2、+3分別討論R的取值,當X=+2時,R為24合理,得出R為Mg,然后利用化學方程式進行計算,無疑較復雜。如利用質量守恒定律,抓住“金屬與鹽酸恰好完全反應”便可分析出“金屬氯化物中氯元素的質量等于鹽酸中氯元素的質量”便可快捷求解。
解:⑴ 鹽酸中氯化氫的質量=73克×20%=14.6克
14.6克氯化氫中氯元素質量=14.6克×Cl/HCl×100%=14.2克
金屬氯化物質量=14.2克/74.7%=19克
金屬質量=19克-14.2克=4.8克
⑵14.6克氯化氫中氫元素質量(即反應后生成氫氣的質量)為:14.6克-14.2克=0.4克。
所得溶液質量=73克+4.8克-0.4克=77.4克
溶液中溶質質量分數=19克/77.4克×100%=24.5%
答:樣品中R的質量為4.8克,反應后溶液中溶質質量分數為24.5%.
例3.往質量為50克的試管中裝入KClO3和MnO2混合物后,稱得總質量為60克,加熱KClO3使完全反應。t°C時,向試管中加入4克水,振蕩,仍有4.24克固體未溶解;再加入2克水,振蕩后仍有3.28克固體未溶解。計算混合物中KClO3的質量分數。
[誤區(qū)之三]學生在解答此題時,一般有兩點失誤:一是將3.28克全部作二氧化錳來處理;二是3.28克固體如果是MnO2與KCl的混合物,如何通過水的質量確定溶解的KCl質量。
[思路分析]解答本題的關鍵是要確定3.28克未溶固體的成分。因為題目中未指明加入2克水溶解后,在t°C所得溶液是否達到飽和狀態(tài)。若未達飽和狀態(tài)或剛達飽和狀態(tài),則說明3.28克未溶固體為MnO2,由此可據催化劑在化學反應前后質量不變,求出原混合物中的KClO3質量;若已達飽和狀態(tài),且有剩余,則3.28克固體為MnO2與KCl的混合物,此時可據溶解度有關求出反應后剩余固體的總質量,再運用質量守恒定律求出該反應生成氧氣的質量,進而求出KClO3的質量。
解:⑴若3.28克固體未溶物全為MnO2,則原混合物中氯酸鉀的質量分數(60克-50克-3.28克)÷(60克-50克)=67.2%
⑵若未溶的3.28克固體為MnO2與KCl的混合物,則2克水溶解的質量為:4.24克-3.28克=0.96克,t°C時4克水溶解的KCl質量為:0.96克×4÷2=1.92克,反應后剩余固體的總質量為:4.24克+1.92克=6.16克。
設原混合物中含KClO3質量為x,則有:
2KClO3=2KCl+3O2↑
245 96
x 60克-50克-6.16克
245:96=x:3.84克
x=9.8克
原混合物中氯酸鉀的質量分數=9.8克÷10克×100%=98%
答:原混合物中氯酸鉀的質量分數為67.2%或98%.
例4.將7.5克含不溶于水雜質的硫酸鈉固體溶于42.9克水中配成溶液,過濾后取濾液10克,向其中加入20.8克10%的氯化鋇溶液,恰好完全反應。求原固體中硫酸鈉的質量百分數?
[誤區(qū)之四]學生在解答此題時,通常只考慮到參與反應的10克濾液中的硫酸鈉,就把它當成7.5克固體中硫酸鈉的質量,造成錯解。
[思路分析]因為濾液是一種溶液,它應具有溶液的均一、穩(wěn)定的性質,從而把求原物質中硫酸鈉的質量這個難點突破。
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