Question

天然堿的組成可以用aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c為整數(shù)）表示．現(xiàn)有3種不同的天然堿樣品，分別進(jìn)行如下實驗以確定其化學(xué)式．
（1）將質(zhì)量為62.0g的樣品A平均分成兩份，一份在300℃下充分灼燒（Na₂CO₃不分解），固體質(zhì)量減輕9.8g；另一份溶于水后加入足量的Ba（OH）₂溶液，得到白色沉淀59.1g．樣品A的化學(xué)式可以表示為

Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O

．
（2）將質(zhì)量為4.71g的樣品B溶于水，逐滴滴加一定濃度的稀鹽酸，產(chǎn)生氣體的質(zhì)量與加入鹽酸的質(zhì)量有下表所示關(guān)系：

鹽酸質(zhì)量/g	20	40	60	80
氣體質(zhì)量/g	0	0.44	1.32	1.98

[已知在鹽酸不足時會發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl+H₂O]鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

3.65%

；樣品B的化學(xué)式可以表示為

2Na₂CO₃?NaHCO₃?H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題意，碳酸氫鈉受熱分解生成了碳酸鈉、水和二氧化碳，減少的質(zhì)量就是水和二氧化碳的質(zhì)量，碳酸鋇的質(zhì)量是59.1g，其中碳元素的質(zhì)量就等于天然堿中碳元素的質(zhì)量，根據(jù)天然堿的質(zhì)量、減少的質(zhì)量和碳元素的質(zhì)量可以列出三元一次方程組，解出未知數(shù)，求出整數(shù)比，寫出化學(xué)式；
（2）根據(jù)鹽酸和生成的氣體的數(shù)據(jù)，分析找出加入鹽酸的質(zhì)量從40g到60g發(fā)生的反應(yīng)是NNaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑生成的二氧化碳的質(zhì)量是1.32g-0.44g=0.88g，可以求出鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．根據(jù)Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl+H₂O、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑根據(jù)表中消耗的鹽酸的質(zhì)量的關(guān)系，找出Na₂CO₃與NaHCO₃的計量關(guān)系．再根據(jù)生成的總的二氧化碳的質(zhì)量和天然堿的質(zhì)量關(guān)系，求出c，寫出化學(xué)式．

解答：解：（1）31.0g天然堿中碳元素的就是碳酸鋇中碳元素的質(zhì)量為：59.1g×

12

197

×100%=3.6g
由于：aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O～b/2CO₂+（b/2+c）H₂O
      106a+84b+18c            22b+9b+18c
         31.0g                    9.8g
得出：

106a+84b+18c=31.0 31b+18c=9.8 (a+b)×12 106a+84b+18c             ×100%=3.6g

解得：a=0.1   b=0.2   c=0.2  所以：a：b：c=1：2：2
樣品A的化學(xué)式可以表示為：Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O
（2）設(shè)鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是w
NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑
      36.5          44
 （60g-40g）×w  （1.32g-0.44g）

36.5

44

=

(60g-40g)×w

(1.32g-0.44g)

   解得：w=3.65%
根據(jù)反應(yīng)的方程式以及加入鹽酸的質(zhì)量從40g60g產(chǎn)生氣體的質(zhì)量與可知，每加入20g鹽酸與碳酸氫鈉產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量是0.88g，由此可知，加入的鹽酸從0到30g用于碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，從30g到75g用于碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為二氧化碳，由此可以得出a：b=2：1，
 2Na₂CO₃?NaHCO₃?cH₂O～3CO₂
2×106+84+18c       3×44
  4.71g             1.98g

2×106+84+18c

3×44

=

4.71g

1.98g

   解得c=1
樣品B的化學(xué)式可以表示為 2Na₂CO₃?NaHCO₃?H₂O
故答為：（1）Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O；（2）3.65%，2Na₂CO₃?NaHCO₃?H₂O．

點評：本題屬于復(fù)雜的化學(xué)方程式的計算，在計算時，找出等量關(guān)系、有關(guān)量的質(zhì)量關(guān)系是解題的關(guān)鍵．