Question

某天然堿的化學組成可能為aNa₂CO₃·bNaHCO₃·cH₂O (a、b、c為正整數)，為確定其組成，化學興趣小組的同學進行了如下實驗：
(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，該液體能使無水硫酸銅變藍。能否說明樣品中含結晶水，試簡述理由。_________________________________。
②請你設計一個簡單的實驗方案，確認樣品中含有。
______________________________________________________________________________。
(2)定量分析：該小組同學設計了下圖所示裝置，測定天然堿的化學組成。

實驗步驟：
①按上圖(夾持儀器未畫出)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稱取天然堿樣品7.3 g，并將其放入硬質玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶的質量為87.6 g，裝堿石灰的U形管D的質量為74.7 g。
③打開活塞K₁、K₂，關閉K₃，緩緩鼓入空氣數分鐘。
④關閉活塞K₁、K₂，打開K₃，點燃酒精燈加熱，待不再產生氣體為止。
⑤打開活塞K₁，緩緩鼓入空氣數分鐘，然后稱得裝濃硫酸的洗氣瓶質量為88.5 g；裝堿石灰的U形管D的質量為75.8 g。該步驟中緩緩鼓入空氣數分鐘的目的是_____________。計算推導：該天然堿的化學式為_____________。

Answer 1

(1)定性分析：
①不能，因為NaHCO₃受熱分解也能產生水蒸氣
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裝置中被吸收 Na₂CO₃·2NaHCO₃·H₂O

本題考查Na₂CO₃和NaHCO₃有關性質、計算和離子的檢驗，綜合性較強。(1)由于2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，所以不能說明樣品中含結晶水。Ca²⁺+====CaCO₃↓是較熟悉的知識點，檢驗的存在，注意不能用澄清石灰水、鹽酸來檢驗，原因是有的干擾。(2)在定量分析時，就是利用2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O 這個原理。由題意可知：裝堿石灰的U形管D的增重物質是CO₂質量為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。
所以晶體化學式為Na₂CO₃·2NaHCO₃·H₂O。