Question

【題目】某天然堿樣品的組成可能為aNa2CO3bNaHCO3cH2O（a、b、c為正整數）。為確定其組成，某小組進行如下實驗：

（1）定性實驗

①取少量天然堿樣品放入試管中，用酒精燈加熱，在試管口有液體生成，該液體能使無水硫酸銅變藍。___________（填“能”或“不能”）說明樣品中含結晶水，試簡述理由 ；

②請設計一個簡單方案，確認樣品中含有CO32－ 。

（2）定量分析

該同學設計了如下圖所示裝置，測定天然堿的化學組成。

實驗步驟：

①組裝好實驗裝置后，首先進行的操作是 ；A處堿石灰的作用是；E處堿石灰的作用是 。

②稱7.3g樣品，放入硬質玻璃管中；稱量C裝置質量為87.6g，D裝置為74.7g。

③打開活塞K1、K2，關閉K3，通入空氣數分鐘。

④關閉活塞Kl、K2，打開K3，點燃酒精燈至不再產生氣體為止。

⑤打開活塞Kl，鼓入空氣數分鐘，然后稱得C裝置質量為88.5g；D裝置質量為75.8g，通入空氣的目的是 。

⑥如果a=1，則該天然堿的化學式為 。

Answer 1

【答案】（1）①不能 因為NaHCO3受熱分解也能產生水蒸氣

②取少量天然堿樣品溶于水，加入足量的氯化鈣溶液或氯化鋇溶液，過濾并洗滌沉淀，向沉淀中加入稀鹽酸，將產生的氣體通入澄清石灰水，若出現渾濁現象說明樣品中含CO32－

（2）①檢查裝置的氣密性 除去空氣中的CO2和H2O（g）

防止空氣中CO2和H2O（g）進入D裝置，導致測量不準確

⑤將裝置中生成的CO2和H2O（g）全部排入C、D裝置中吸收 ⑥Na2CO32NaHCO3H2O

【解析】

試題分析：（1）①由于反應2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O中有水生成，所以不能說明樣品中含結晶水；

②確認樣品中含有CO32，可以取少量天然堿樣品溶于水，加入足量的氯化鈣溶液或氯化鋇溶液，過濾并洗滌沉淀，向沉淀中加入稀鹽酸，將產生的氣體通入澄清石灰水，若出現渾濁現象說明樣品中含CO32－；

（2）①該實驗中使用了多個實驗裝置，在實驗前必須檢查裝置的氣密性，避免影響測定結果；裝置A中的堿石灰作用是除去空氣中的CO2和H2O(g)，E處堿石灰的作用是防止空氣中的CO2和H2O進入，造成測量誤差；

⑤該步驟中緩緩鼓入空氣的目的是將裝置中生成的CO2和H2O(g)全部排入C、D裝置中吸收，減小測定誤差；

⑥由題意可知：裝堿石灰的U形管D的增重的物質是CO2，二氧化碳的質量為：75.8 g-74.7g=1.1 g，n(CO2)==0.025 mol，則

2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O

2 1 1 1

0.05mol 0.025mo 0.025mol 0.025mol

m(NaHCO3)=0.05 mol×84 gmol-1=4.2 g，濃硫酸吸收的水為碳酸氫鈉分解生成的和樣品中的結晶水，水的質量之和為：88.5g-87.6g=0.9g，所以晶體中含有的結晶水的物質的量為：n(H2O)＝－0.025mol＝0.025mol，樣品中含有的結晶水的質量為：m(H2O)=0.025 mol×18 gmol-1=0.45g，樣品中含有的水的質量為：m(Na2CO3)=7.3g－4.2g－0.45g=2.65g，n(Na2CO3)==0.025mol，故晶體中n(Na2CO3)：n(NaHCO3)：n(H2O)=0.025 mol：0.05 mol：0.025 mol=1：2：1，所以晶體化學式為：Na2CO32NaHCO3H2O，故答案為：Na2CO32NaHCO3H2O。