Question

某天然碱的化学组成为aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c为正整数），下面是利用天然碱制备小苏打和烧碱的流程图．

回答下列问题：
（1）向X的溶液中滴入酚酞试液后溶液显______色，原因是（写离子方程式）______．向上述溶液中滴入过量的CaCl₂溶液，观察到的现象是______．
（2）上述由X制备小苏打和烧碱的化学方程式：______．
（3）若取3.32g天然碱样品充分加热收集到0.112L（标况）CO₂和0.45g H₂O，将所得固体于足量稀盐酸中又收集到0.56L（标况）CO₂气体，试推算该天然碱的化学组成______．

Answer 1

解：（1）天然碱的化学组成为aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O，加热生成的X为Na₂CO₃，Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液呈碱性．向滴入酚酞Na₂CO₃溶液中滴入过量的CaCl₂溶液，发生反应生成碳酸钙沉淀，碳酸钙是白色沉淀，溶液呈中性，红色褪去．
故答案为：红；CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-；产生白色沉淀，且溶液红色褪去．
（2）向Na₂CO₃溶液中通入CO₂，可以制得NaHCO₃，试剂1为CO₂．向Na₂CO₃溶液中加入试剂2生成NaOH，故生成难溶性碳酸盐．加热W可得试剂1与试剂2，中学常见W为CaCO₃．故试剂2为CaO．
所以由Na₂CO₃制备小苏打和烧碱的化学方程式为：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓．   
故答案为：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；Na₂CO3+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓．
（3）3.32g天然碱样品加热收集到0.112L（标况）CO₂和0.45g H₂O，由2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O可知，NaHCO₃分解生成0.112L（标况）CO₂，物质的量为=0.005mol，所以3.32g天然碱中NaHCO₃的物质的量为0.01mol，NaHCO₃分解生成的水的物质的量为0.005mol，NaHCO₃分解生成的Na₂CO₃的物质的量为0.005mol；
0.45g H₂O是NaHCO₃分解生成的水与原晶体中含有的结晶水，0.45g物质的量为=0.025mol，所以3.32g天然碱中含有结晶水为0.025mol-0.005mol=0.02mol；
将所得固体于足量稀盐酸中又收集到0.56L（标况）CO₂气体，物质的量为=0.025mol，根据碳元素守恒可知，3.32g天然碱中Na₂CO₃物质的量为0.025mol-0.005mol=0.02mol．
所以天然碱晶体中n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.02 mol：0.01 mol：0.02 mol=1：2：1．
所以该天然碱晶体化学式为2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O．
故答案为：2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O．
分析：（1）天然碱的化学组成为aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O，加热生成的X为Na₂CO₃，Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解，溶液呈碱性．向X的溶液中滴入酚酞试液后溶液显红色，向滴入酚酞Na₂CO₃溶液中滴入过量的CaCl₂溶液，发生反应生成碳酸钙沉淀，碳酸钙是白色沉淀，溶液呈中性，红色褪去．
（2）向Na₂CO₃溶液中通入CO₂，可以制得NaHCO₃，试剂1为CO₂．向Na₂CO₃溶液中加入试剂2生成NaOH，故生成难溶性碳酸盐．加热W可得试剂1与试剂2，中学常见W为CaCO₃．故试剂2为CaO．
（3）3.32g天然碱样品加热收集到0.112L（标况）CO₂和0.45g H₂O，利用2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O可知，NaHCO₃分解生成0.112L（标况）CO₂，物质的量为0.005mol，据此计算3.32g天然碱中NaHCO₃的物质的量为0.01mol，以及NaHCO₃分解生成的水的物质的量为0.005mol，NaHCO₃分解生成的Na₂CO₃的物质的量为0.005mol；0.45g H₂O是NaHCO₃分解生成的水与原晶体中含有的结晶水，物质的量为0.025mol，所以3.32g天然碱中含有结晶水为0.025mol-0.005mol=0.02mol；
将所得固体于足量稀盐酸中又收集到0.56L（标况）CO₂气体，物质的量为0.025mol，根据碳元素守恒可知，3.32g天然碱中Na₂CO₃物质的量为0.025mol-0.005mol=0.02mol．据此书写化学式．
点评：以天然碱制备小苏打和烧碱为载体，考查学生对实验制备原理的理解、盐类水解、元素化合物性质、化学计算等，难度中等，理解制备原理是解题关键．注意制备烧碱的反应不要写出氢氧化钙与碳酸钠反应．