Question

某天然碱的化学组成可能为aNa₂CO₃·bNaHCO₃·cH₂O (a、b、c为正整数)，为确定其组成，化学兴趣小组的同学进行了如下实验：
(1)定性分析：
①取少量天然碱样品放入试管中，用酒精灯加热，在试管口有液体生成，该液体能使无水硫酸铜变蓝。能否说明样品中含结晶水，试简述理由。_________________________________。
②请你设计一个简单的实验方案，确认样品中含有。
______________________________________________________________________________。
(2)定量分析：该小组同学设计了下图所示装置，测定天然碱的化学组成。

实验步骤：
①按上图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是____________________。
A处碱石灰的作用是_______________，E处碱石灰的作用是__________________________。
②称取天然碱样品7.3 g，并将其放入硬质玻璃管中；称量装浓硫酸的洗气瓶的质量为87.6 g，装碱石灰的U形管D的质量为74.7 g。
③打开活塞K₁、K₂，关闭K₃，缓缓鼓入空气数分钟。
④关闭活塞K₁、K₂，打开K₃，点燃酒精灯加热，待不再产生气体为止。
⑤打开活塞K₁，缓缓鼓入空气数分钟，然后称得装浓硫酸的洗气瓶质量为88.5 g；装碱石灰的U形管D的质量为75.8 g。该步骤中缓缓鼓入空气数分钟的目的是_____________。计算推导：该天然碱的化学式为_____________。

Answer 1

(1)定性分析：
①不能，因为NaHCO₃受热分解也能产生水蒸气
②取少量样品溶于水，滴加CaCl₂（或BaCl₂）溶液，有白色沉淀生成，说明有CO^2-₃
(2)定量分析：
①检查装置的气密性除去空气中的CO₂和H₂O（g）
防止空气中CO₂和H₂O(g)进入D装置导致测量不准确
⑤将装置中生成的CO₂和H₂O（g）全部排入C、D装置中被吸收 Na₂CO₃·2NaHCO₃·H₂O

本题考查Na₂CO₃和NaHCO₃有关性质、计算和离子的检验，综合性较强。(1)由于2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，所以不能说明样品中含结晶水。Ca²⁺+====CaCO₃↓是较熟悉的知识点，检验的存在，注意不能用澄清石灰水、盐酸来检验，原因是有的干扰。(2)在定量分析时，就是利用2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O 这个原理。由题意可知：装碱石灰的U形管D的增重物质是CO₂质量为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
所以晶体中，
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，
。由此可知晶体中
n(Na₂CO₃)∶n(NaHCO₃)∶n(H₂O)＝0.025 mol∶0.05 mol∶0.025 mol＝1∶2∶1。
所以晶体化学式为Na₂CO₃·2NaHCO₃·H₂O。