Question

某天然堿的化學(xué)組成可能為aNa₂CO₃·bNaHCO₃·cH₂O (a、b、c為正整數(shù))，為確定其組成，化學(xué)興趣小組的同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

(1)定性分析：

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(wú)水硫酸銅變藍(lán)。能否說(shuō)明樣品中含結(jié)晶水，試簡(jiǎn)述理由。_________________________________。

②請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案，確認(rèn)樣品中含有。

______________________________________________________________________________。

(2)定量分析：該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下圖所示裝置，測(cè)定天然堿的化學(xué)組成。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①按上圖(夾持儀器未畫(huà)出)組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，首先進(jìn)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(chēng)取天然堿樣品7.3 g，并將其放入硬質(zhì)玻璃管中；稱(chēng)量裝濃硫酸的洗氣瓶的質(zhì)量為87.6 g，裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量為74.7 g。

③打開(kāi)活塞K₁、K₂，關(guān)閉K₃，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘。

④關(guān)閉活塞K₁、K₂，打開(kāi)K₃，點(diǎn)燃酒精燈加熱，待不再產(chǎn)生氣體為止。

⑤打開(kāi)活塞K₁，緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘，然后稱(chēng)得裝濃硫酸的洗氣瓶質(zhì)量為88.5 g；裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量為75.8 g。該步驟中緩緩鼓入空氣數(shù)分鐘的目的是_____________。計(jì)算推導(dǎo)：該天然堿的化學(xué)式為_(kāi)____________。

Answer 1

(1)定性分析：

①不能，因?yàn)镹aHCO₃受熱分解也能產(chǎn)生水蒸氣

②取少量樣品溶于水，滴加CaCl₂（或BaCl₂）溶液，有白色沉淀生成，說(shuō)明有CO^2-₃

(2)定量分析：

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(jìn)入D裝置導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確

⑤將裝置中生成的CO₂和H₂O（g）全部排入C、D裝置中被吸收 Na₂CO₃·2NaHCO₃·H₂O

解析:

本題考查Na₂CO₃和NaHCO₃有關(guān)性質(zhì)、計(jì)算和離子的檢驗(yàn)，綜合性較強(qiáng)。(1)由于2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，所以不能說(shuō)明樣品中含結(jié)晶水。Ca²⁺+====CaCO₃↓是較熟悉的知識(shí)點(diǎn)，檢驗(yàn)的存在，注意不能用澄清石灰水、鹽酸來(lái)檢驗(yàn)，原因是有的干擾。(2)在定量分析時(shí)，就是利用2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O 這個(gè)原理。由題意可知：裝堿石灰的U形管D的增重物質(zhì)是CO₂質(zhì)量為75.8 g-74.7=1.1 g，n(CO₂)＝0.025 mol。

2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

     2          1     1     1

0.05 mol0.025 mol0.025 mol0.025 mol

m（NaHCO₃）=0.05 mol×84 g·mol^-1=4.2 g

所以晶體中，

m（H₂O）=0.025 mol×18 g·mol^-1=0.45 g

m(Na₂CO₃)＝7.3 g-4.2 g-0.45 g＝2.65 g，

。由此可知晶體中

n(Na₂CO₃)∶n(NaHCO₃)∶n(H₂O)＝0.025 mol∶0.05 mol∶0.025 mol＝1∶2∶1。

所以晶體化學(xué)式為Na₂CO₃·2NaHCO₃·H₂O。