Question

【题目】某天然碱样品的组成可能为aNa2CO3bNaHCO3cH2O（a、b、c为正整数）。为确定其组成，某小组进行如下实验：

（1）定性实验

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。___________（填“能”或“不能”）说明样品中含结晶水，试简述理由 ；

②请设计一个简单方案，确认样品中含有CO32－ 。

（2）定量分析

该同学设计了如下图所示装置，测定天然碱的化学组成。

实验步骤：

①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7.3g样品，放入硬质玻璃管中；称量C装置质量为87.6g，D装置为74.7g。

③打开活塞K1、K2，关闭K3，通入空气数分钟。

④关闭活塞Kl、K2，打开K3，点燃酒精灯至不再产生气体为止。

⑤打开活塞Kl，鼓入空气数分钟，然后称得C装置质量为88.5g；D装置质量为75.8g，通入空气的目的是 。

⑥如果a=1，则该天然碱的化学式为 。

Answer 1

【答案】（1）①不能 因为NaHCO3受热分解也能产生水蒸气

②取少量天然碱样品溶于水，加入足量的氯化钙溶液或氯化钡溶液，过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，若出现浑浊现象说明样品中含CO32－

（2）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装置中吸收 ⑥Na2CO32NaHCO3H2O

【解析】

试题分析：（1）①由于反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O中有水生成，所以不能说明样品中含结晶水；

②确认样品中含有CO32，可以取少量天然碱样品溶于水，加入足量的氯化钙溶液或氯化钡溶液，过滤并洗涤沉淀，向沉淀中加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水，若出现浑浊现象说明样品中含CO32－；

（2）①该实验中使用了多个实验装置，在实验前必须检查装置的气密性，避免影响测定结果；装置A中的碱石灰作用是除去空气中的CO2和H2O(g)，E处碱石灰的作用是防止空气中的CO2和H2O进入，造成测量误差；

⑤该步骤中缓缓鼓入空气的目的是将装置中生成的CO2和H2O(g)全部排入C、D装置中吸收，减小测定误差；

⑥由题意可知：装碱石灰的U形管D的增重的物质是CO2，二氧化碳的质量为：75.8 g-74.7g=1.1 g，n(CO2)==0.025 mol，则

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，浓硫酸吸收的水为碳酸氢钠分解生成的和样品中的结晶水，水的质量之和为：88.5g-87.6g=0.9g，所以晶体中含有的结晶水的物质的量为：n(H2O)＝－0.025mol＝0.025mol，样品中含有的结晶水的质量为：m(H2O)=0.025 mol×18 gmol-1=0.45g，样品中含有的水的质量为：m(Na2CO3)=7.3g－4.2g－0.45g=2.65g，n(Na2CO3)==0.025mol，故晶体中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：Na2CO32NaHCO3H2O，故答案为：Na2CO32NaHCO3H2O。