Question

在化学实验技能考试做完“二氧化碳的制取和性质”实验后，废液桶中有大量的盐酸与氯化钙的混合溶液（不考虑其他杂质）．为避免污染环境并回收利用废液，化学兴趣小组做了如下实验：取废液10kg，向其中加入溶质质量分数为21.2%的碳酸钠溶液．所得溶液pH与加入的碳酸钠溶液的质量关系如图所示（已知：Na₂CO₃+CaCl₂=CaCO₃↓+2NaCl）：
（1）通过如图可知，当碳酸钠溶液质量加到______kg时，废液恰好处理完（盐酸与氯化钙的混合溶液完全转化成氯化钠溶液）．
（2）计算废液中氯化钙的质量分数．
（3）废液恰好处理完时，溶液中氯化钠的质量分数．

Answer

（1）由图示可知，当碳酸钠溶液质量加到15kg时，pH=7，然后又上升，说明此时恰好将废液处理完．
（2）根据图象可知：当碳酸钠溶液质量加到10kg时，废液中的盐酸恰好处理完；10kg和15kg之间pH值不变，说明有5kg碳酸钠溶液与氯化钙恰好完全反应，根据碳酸钠的质量求氯化钙的质量，最后由溶质质量分数计算公式求溶液中氯化钙的质量分数．
（3）废液恰好处理完时，溶液中氯化钠的质量为碳酸钠与稀盐酸生成的氯化钠、碳酸钠与氯化钙生成的氯化钠质量之和，由碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式计算出生成的氯化钠的质量，最后由溶质质量分数计算公式求溶液中氯化钙的质量分数．
【解析】
（1）生成的氯化钠溶液显中性，由图示可知，当碳酸钠溶液质量加到15kg时，pH=7，然后又上升，说明此时恰好将废液处理完．
（2）由图象可知与溶液中氯化钙反应的碳酸钠溶液的质量为：15kg-10kg=5kg，所含碳酸钠的质量是5kg×21.2%=1.06kg
设废液中氯化钙的质量为x，生成的氯化钠溶液的质量为y，
Na2CO3+CaCl2═CaCO3↓+2NaCl
106     111   100     117
1.06kg   x     z       y
      x=1.11kg
      y=1.17kg
      z=1kg
废液中氯化钙的质量分数为100%=11.1%．
（3）设碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠的质量为a，生成二氧化碳气体的质量为b，
Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑
106           117      44
10kg×21.2%    a        b
      a=2.34kg
     b=0.88kg
废液恰好处理完时溶液中氯化钠的质量分数为100%≈15.2%．
故答案为：（1）15kg；（2）废液中氯化钙的质量分数为11.1%；（3）废液恰好处理完时溶液中氯化钠的质量分数为15.2%．