Question

某天然堿化學(xué)組成可能為aNa₂C0₃?bNaHC0₃?cH₂O（a、b、c為正整數(shù)），為確定其組成，某同學(xué)作了如下探究：
（1）定性分析
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(wú)水硫酸銅變藍(lán)．能否說(shuō)明樣品中含結(jié)晶水，試簡(jiǎn)述理由．

 

．
（2）定量分析
該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置，測(cè)定天然堿的化學(xué)組成．

實(shí)驗(yàn)步驟：
①按如圖（夾持儀器未畫(huà)出）組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，首先進(jìn)行的操作是

 

；A處堿石灰的作用是：

 

．
②稱取天然堿樣品7.3g，并將其放入硬質(zhì)玻璃管中；稱量裝濃硫酸的洗氣瓶的質(zhì)量為87.6g，裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量為74.7g．
③打開(kāi)活塞K₁、K₂，關(guān)閉K₃，緩緩鼓人空氣數(shù)分鐘．
④關(guān)閉活塞K_l、K₂，打開(kāi)K₃，點(diǎn)燃酒精燈加熱，待不再產(chǎn)生氣體為止．
⑤打開(kāi)活塞K_l，緩緩鼓人空氣數(shù)分鐘，然后稱得裝濃硫酸的洗氣瓶的質(zhì)量為88.5g；裝堿石灰的U形管D的質(zhì)量為75.8g．該步驟中緩緩鼓入空氣的目的是

 

．計(jì)算推導(dǎo)：該天然堿的化學(xué)式為

 

．
（3）討論：有的同學(xué)認(rèn)為：E裝置是可以省略的，你的觀點(diǎn)是

 

（“能”或“不能”）
理由是：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）碳酸氫鈉分解會(huì)生成水，所以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(wú)水硫酸銅變藍(lán)，不能說(shuō)明樣品中含有結(jié)晶水；
（2）①裝載氣密性會(huì)影響測(cè)定結(jié)果，所以實(shí)驗(yàn)前必須檢查裝置的氣密性；
⑤根據(jù)堿石灰的質(zhì)量變化計(jì)算出二氧化碳的質(zhì)量，從而計(jì)算出碳酸氫鈉的物質(zhì)的量及碳酸氫鈉分解生成的水的物質(zhì)的量，再根據(jù)濃硫酸的質(zhì)量變化及碳酸氫鈉分解生成水的質(zhì)量計(jì)算出結(jié)晶水質(zhì)量，最后計(jì)算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，從而得出該樣品的化學(xué)式；
（3）沒(méi)有裝置E，空氣中的二氧化碳和水會(huì)進(jìn)入裝置D，影響測(cè)定結(jié)果．

解答： 解：（1）由于反應(yīng)2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O中有水生成，所以不能說(shuō)明樣品中含結(jié)晶水，
故答案為：不能，因?yàn)镹aHCO₃受熱分解也能產(chǎn)生水蒸氣；
（2）①該實(shí)驗(yàn)中使用了多個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)前必須檢查裝置的氣密性，避免影響測(cè)定結(jié)果；裝置A中的堿石灰作用是除去空氣中的CO₂和H₂O（g），
故答案為：檢查裝置的氣密性；除去空氣中的CO₂和H₂O（g）；
⑤該步驟中緩緩鼓入空氣的目的是將裝置中生成的CO₂和H₂O（g）全部排入C、D裝置中吸收，減小測(cè)定誤差，
由題意可知：裝堿石灰的U形管D的增重的物質(zhì)是CO₂，二氧化碳的質(zhì)量為：75.8 g-74.7=1.1 g，n（CO₂）=

1.1g

44g/mol

=0.025 mol，
則2NaHCO₃

△   .

 Na₂CO₃ +CO₂↑+H₂O
    2           1        1       1
0.05mol    0.025mol  0.025mol   0.025mol
m（NaHCO₃）=0.05 mol×84 g?mol^-1=4.2 g
濃硫酸吸收的水為碳酸氫鈉分解生成的和樣品中的結(jié)晶水，水的質(zhì)量之和為：88.5g-87.6g=0.9g，
所以晶體中含有的結(jié)晶水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=

0.9g

18g/mol

-0.025mol=0.025mol，
樣品中含有的結(jié)晶水的質(zhì)量為：m（H₂O）=0.025 mol×18 g?mol^-1=0.45g，
樣品中含有的水的質(zhì)量為：m（Na₂CO₃）=7.3g-4.2g-0.45g=2.65g，n（Na₂CO₃）=

2.65g

106g/mol

=0.025mol，
故晶體中n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.025 mol：0.05 mol：0.025 mol=1：2：1，
所以晶體化學(xué)式為：Na₂CO₃?2NaHCO₃?H₂O，
故答案為：將裝置中生成的CO₂和H₂O（g）全部排入C、D裝置中吸收；Na₂CO₃?2NaHCO₃?H₂O；
（3）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定生成二氧化碳和水的物質(zhì)的量計(jì)算出樣品的組成，如果沒(méi)有裝載D，空氣的中CO₂和H₂O（g）進(jìn)入D裝置，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，
故答案為：不能；防止空氣中CO₂和H₂O（g）進(jìn)入D裝置，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確．

點(diǎn)評(píng)：本題考查Na₂CO₃和NaHCO₃有關(guān)性質(zhì)、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，試題綜合性較強(qiáng)，題目難度稍大，注意掌握碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)，明確化學(xué)計(jì)算的方法與技巧，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力．