内容正文:
专题九 酸碱盐反应的图象分析
典例精讲
例 [2024贵州]为确定碱石灰干燥剂(CaO和NaOH的混合物)的干燥效果,测定其中CaO与NaOH的质量比。实验如下:
步骤1:取16.8 g样品于锥形瓶中,向其中滴加过量稀盐酸,样品完全溶解,无气泡产生。
步骤2:向步骤1的锥形瓶中滴加Na2CO3溶液,Na2CO3溶液的体积与生成沉淀的质量变化曲线如图。下列说法正确的是( )
例题图
A.步骤1所得溶液中的溶质是CaCl2和NaCl
B.步骤2加入Na2CO3溶液立即观察到有沉淀产生
C.步骤2溶液中溶质的质量逐渐减小
D.该样品中CaO与NaOH的质量比为1∶2
【方法指导】
第一步:确定题中涉及到的反应的化学方程式
①CaO+2HCl === CaCl2+H2O
②NaOH+HCl === NaCl+H2O
③Na2CO3+2HCl === 2NaCl+H2O+CO2↑
④Na2CO3+CaCl2=== CaCO3↓+2NaCl
第二步:根据题目信息分析
步骤1中,向样品中加入过量稀盐酸,发生的反应有氧化钙和稀盐酸反应生成氯化钙和水,氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水,稀盐酸过量,故步骤1反应结束后所得溶液中的溶质是氯化钠、氯化钙、氯化氢。
步骤2中向步骤1的锥形瓶中滴加碳酸钠溶液,碳酸钠先与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl === 2NaCl+H2O+CO2↑,每73份质量的氯化氢转化为117份质量的氯化钠,溶质质量增加;待稀盐酸完全反应后,碳酸钠溶液和氯化钙溶液反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠,反应的化学方程式为Na2CO3+CaCl2=== CaCO3↓+2NaCl,每111份质量的氯化钙转化为117份质量的氯化钠,溶质质量增加。故一开始无沉淀生成,溶液中溶质的质量逐渐增加。
第三步:定量计算
由图可知,至反应结束生成碳酸钙沉淀的质量为10 g,根据反应的化学方程式:CaO+2HCl === CaCl2+H2O,Na2CO3+CaCl2=== CaCO3↓+2NaCl可知,氧化钙中的钙元素完全转化到了碳酸钙中,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的种类和质量不变,则该样品中氧化钙的质量为10 g××100%÷(×100%)=5.6 g,则该样品中氧化钙与氢氧化钠的质量比为5.6 g∶(16.8 g-5.6 g)=1∶2。
即时训练
1.[2024广安]向含有9.5 g MgCl2和3.65 g HCl的混合溶液中,逐滴加入一定质量分数的NaOH溶液,溶液的pH随加入NaOH溶液的体积变化曲线如图所示,下列有关说法错误的是( )
第1题图
A.若向a点对应溶液中滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成
B.a~b段与b~c段加入NaOH溶液的质量之比为1∶1
C.d点对应溶液中,氯元素的质量为10.65 g
D.b~c段的反应为MgCl2+2NaOH === Mg(OH)2↓+2NaCl
2.向盐酸和氯化铜混合溶液中加入一定溶质质量分数的氢氧化钠溶液,产生沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的质量关系如图所示,下列说法不正确的是( )
第2题图
A.a点溶液中溶质含有HCl、NaCl、CuCl2
B.bc段(不含b、c点)反应生成蓝色沉淀
C.c、d点溶液中,NaCl的溶质质量分数相同
D.a→c段氯化钠的质量不断增加
3.某溶液中溶质可能是NaOH、Na2CO3、BaCl2中的一种或多种。为探究溶质的成分,兴趣小组取一定量样品,先滴入几滴无色酚酞溶液,溶液变为红色,再逐滴加入稀硫酸,产生沉淀的质量与加入稀硫酸的质量变化关系如图所示,b点时溶液刚好由红色变为无色。下列有关说法正确的是( )
第3题图
A.原溶液中一定有BaCl2,可能含有Na2CO3
B.a点对应溶液呈酸性
C.b点对应溶液中有三种溶质(不考虑指示剂)
D.向c点对应溶液中,加入足量碳酸钠溶液,有沉淀产生,无气泡
4.先向CuSO4和H2SO4的混合溶液中滴加BaCl2溶液,再滴加NaOH溶液,产生沉淀质量与滴加溶液质量关系如图所示。下列说法不正确的是( )
第4题图
A.a点溶液中一定不含SO42-
B.向a点溶液中滴加Na2CO3溶液,一定有气泡产生
C.向c点沉淀中加入足量稀硝酸,沉淀部分溶解
D.b点溶液中的溶质一定有NaCl和CuCl2
5.[2023贵州]自然界有一种含镁矿石,经处理后得到只含MgCO3和Mg(OH)2的混合物,可作生产耐火材料氧化镁的原料。为确定其组成,现各取w g样品两份,第一份样品加过量稀盐酸,生成气体8.8 g;第二份样品加热,固体质量与反应时间的变化关系如图所示,化学方程式:MgCO3 MgO+CO2↑;Mg(OH)2 MgO+H2O↑。下列说法错误的是( )
第5题图
A.MgCO3和Mg(OH)2的混合物可用作防火材料
B.样品中MgCO3与Mg(OH)2的质量比为168:58
C.第二份样品加热后,固体中镁元素的质量分数变大
D.两份样品充分反应后,生成CO2气体的质量相等
答案精析
典例精讲
例 D
即时训练
1.B 【解析】由图可知,向含有9.5 g MgCl2和3.65 g HCl的混合溶液中,逐滴加入一定质量分数的NaOH溶液,氢氧化钠先与盐酸发生中和反应生成氯化钠和水,此过程溶液酸性减弱,pH增大,因此a~b段表示氢氧化钠与盐酸的反应;盐酸完全反应后,氢氧化钠再与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,此过程溶液呈中性,pH等于7,因此b~c段表示氢氧化钠与氯化镁的反应;c~d段pH大于7,溶液显碱性,说明氢氧化钠溶液过量。A.由图可知,a点时溶液pH没有发生变化,说明反应还未开始,则a点对应的溶液中含有氯化镁和氯化氢,向a点对应的溶液中滴加AgNO3溶液,氯离子和银离子结合生成氯化银白色沉淀,因此能观察到有白色沉淀生成,故正确。B.由分析可知,a~b段发生的反应为氯化氢与氢氧化钠反应生成氯化钠和水,设消耗氢氧化钠的质量为x,
HCl+NaOH === NaCl+H2O
36.5 40
3.65 g x
=;x=4 g
b~c段发生的反应为氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,设消耗氢氧化钠的质量为y,
MgCl2+2NaOH === Mg(OH)2↓+2NaCl
95 80
9.5 g y
=;y=8 g
设氢氧化钠溶液的溶质质量分数为m,则a~b段与b~c段加入NaOH溶液的质量之比为:=1:2,故错误。C.由图可知,d点pH大于7,说明溶液显碱性,则d点对应溶液中的溶质为氯化钠和氢氧化钠,由质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类及质量不变,则d点对应溶液中氯元素的质量为氯化镁和氯化氢中氯元素的质量总和,即9.5 g××100%+3.65 g××100%=10.65 g,故正确。D.由分析可知,b~c段发生的反应为氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠,化学方程式为MgCl2+2NaOH === Mg(OH)2↓+2NaCl,故正确。
2.C
3.C 【解析】由于Na2CO3与BaCl2反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,所以Na2CO3与BaCl2不能共存;取一定量样品,先滴入几滴无色酚酞溶液,溶液变为红色,说明溶液中可能存在NaOH或Na2CO3;再逐滴加入稀硫酸,产生沉淀,说明溶液中一定存在BaCl2,所以溶液中溶质一定是NaOH、BaCl2,一定不含Na2CO3。A.由分析可知,原溶液中一定有BaCl2,一定不含Na2CO3,故错误。B.由于b点时溶液刚好由红色变为无色,说明氢氧化钠和稀硫酸恰好完全反应,所以a点对应溶液中含有NaOH,呈碱性,故错误。C.由于b点时溶液刚好由红色变为无色,说明b点时氢氧化钠与稀硫酸恰好完全反应生成硫酸钠和水,氯化钡与硫酸反应生成硫酸钡沉淀和氯化氢,同时氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠;所以b点对应溶液中有氯化钠、氯化氢、氯化钡三种溶质,故正确。D.据图可知,c点与b点对应溶液中溶质种类相同,c点对应溶液中含有氯化钠、氯化氢、氯化钡,加入足量碳酸钠溶液,盐酸先与碳酸钠反应生成二氧化碳、水和氯化钠,盐酸反应完,碳酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,所以向c点对应溶液中,加入足量碳酸钠溶液,有沉淀产生,有气泡冒出,故错误。
4.A 【解析】A.向CuSO4和H2SO4的混合溶液中先滴加BaCl2溶液,BaCl2和H2SO4反应生成硫酸钡白色沉淀和氯化氢,BaCl2和CuSO4反应生成硫酸钡白色沉淀和氯化铜,由图可知,ab段沉淀质量无变化,说明此过程中没有生成沉淀,故该段一定会发生稀盐酸和氢氧化钠反应生成氯化钠和水,因为无法确定CuSO4和H2SO4与BaCl2反应结束是否有剩余,所以a点溶液中可能含有SO42-故错误。B.因为a点溶液中一定含有HCl,向a点溶液中滴加Na2CO3溶液,碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,可观察到有气泡产生,故正确。C.c点时沉淀有硫酸钡和氢氧化铜两种,硫酸钡沉淀不溶于稀硝酸,故向c点的溶液中加入稀硝酸后只有氢氧化铜沉淀溶解,即沉淀部分溶解,故正确。D.在b点时氢氧化钠恰好把溶液中的酸反应完,是和CuCl2反应的起点,故溶液中的溶质一定有NaCl和CuCl2,故正确。
5.B 【解析】A.MgCO3和Mg(OH)2的混合物受热分解生成MgO、CO2和H2O,能够起到灭火作用,且MgO为耐火材料,MgCO3和Mg(OH)2的混合物可作为耐火材料使用,故正确。B.设样品中MgCO3的质量为x,Mg(OH)2的质量为y,MgCO3受热分解生成的MgO质量为a;
MgCO3+2HCl === MgCl2+H2O+CO2↑
84 44
x 8.8 g
=
x=16.8 g
MgCO3 MgO+CO2↑
84 40
16.8 g a
=
a=8 g
故Mg(OH)2受热分解生成的MgO的质量为10 g-8 g=2 g,
Mg(OH)2 MgO+H2O↑
58 40
y 2 g
=
y=2.9 g
故样品中MgCO3的质量为16.8 g,Mg(OH)2的质量为2.9 g,故样品中MgCO3与Mg(OH)2的质量比为16.8 g:2.9 g=168:29,故错误。C.第二份样品加热后,镁元素质量不变,而固体质量减少,因此固体中镁元素的质量分数变大,故正确。D.根据质量守恒定律可知,两份样品反应前后碳元素的质量相等,故生成CO2气体的质量相等,故正确。
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