Question

某天然堿(純凈物)可看做由CO₂和NaOH反應(yīng)后的產(chǎn)物所組成．稱取天然堿樣品四份，溶于水后，分別逐滴加入相同濃度的鹽酸溶液30mL，產(chǎn)生CO₂的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)如下表：

(1)由第Ⅰ組數(shù)據(jù)中的CO₂體積與樣品質(zhì)量之比，可以推測(cè)用2.49g樣品進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生CO₂多少mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)．

(2)另取3.32g天然堿樣品于300℃加熱分解至完全(300℃時(shí)Na₂CO₃不分解)，產(chǎn)生CO₂ 112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)和水0.45g，計(jì)算并確定天然堿的化學(xué)式．

(3)已知Na₂CO₃和鹽酸的反應(yīng)分下列兩步進(jìn)行：

Na₂CO₃＋HCl＝NaCl＋NaHCO₃

NaHCO₃＋HCl＝NaCl＋CO₂↑＋H₂O

由上表中第Ⅳ組數(shù)據(jù)以及天然堿的化學(xué)式，求鹽酸的濃度．

(4)討論并確定上述實(shí)驗(yàn)中CO₂(標(biāo)準(zhǔn)狀況)體積V(mL)與樣品質(zhì)量W(g)之間的關(guān)系式．

Answer 1

答案：
解析：

【解答】(1)因第Ⅰ組數(shù)據(jù)中鹽酸過(guò)量，故樣品質(zhì)量為2.49g時(shí)鹽酸仍然過(guò)量，樣品充分反應(yīng)，設(shè)可產(chǎn)生V mL CO2氣體，則有 　　＝　　解得V＝504mL 　　(2)因2NaHCO3Na2CO3＋H2O　　�。�　　CO2↑ 　　　　　0.005×2　　　　　0.005mol　　　　 　　　　　＝0.01mol　　　　　　　　　　　�。�0.005mol 　　故3.32g樣品中含有H2O的物質(zhì)的量＝－0.005＝0.02mol 　　含NaHCO3的物質(zhì)的量為0.01mol 　　含Na2CO3的物質(zhì)的量 　　＝ 　�。�0.02mol 　　所以天然堿的Na2CO3，NaHCO3，H2O的物質(zhì)的量之比為0.02∶0.01∶0.02＝2∶1∶2． 　　故其化學(xué)式為2Na2CO3·NaHCO3·2H2O(式量為332) 　　(3)由表中數(shù)據(jù)可知Ⅳ中鹽酸完全反應(yīng)，鹽酸的物質(zhì)的量等于樣品中Na2CO3轉(zhuǎn)化為NaHCO3所消耗鹽酸及把部分NaHCO3轉(zhuǎn)化成CO2所耗鹽酸的和．則： 　　n(HCl)＝×2＋＝0.075mol 　　c(HCl)＝＝2.5mol/L 　　(4)因與1mol樣品(2Na2CO3·NaHCO3·2H2O)完全反應(yīng)需5mol HCl，則和30mL HCl完全反應(yīng)的樣品質(zhì)量＝×332g/mol＝4.98g；樣品中Na2CO3恰好和鹽酸反應(yīng)生成NaHCO3，此時(shí)無(wú)CO2放出時(shí)，樣品質(zhì)量＝×332g/mol＝12.45g． 　　所以：①當(dāng)0＜W≤4.98，鹽酸與足量樣品完全反應(yīng)，V(CO2)＝×3×22.4×103＝202.4W mL． 　　②若4.98＜W≤12.5時(shí)，HCl把部分NaHCO3轉(zhuǎn)化成CO2，V(CO2)＝(0.075－×2)×22.4×103＝168－134.9W mL． 　　③若W＞12.5，樣品中Na2CO3足量，鹽酸不能將樣品中Na2CO3完全轉(zhuǎn)化為NaHCO3，故V(CO2)＝0． 　　【巧解導(dǎo)析】分析表中數(shù)據(jù)可知，Ⅰ組樣品3.32g與Ⅳ組樣品7.47g產(chǎn)生的CO2一樣多，根據(jù)第(3)問(wèn)所述的反應(yīng)過(guò)程可推第Ⅰ組中鹽酸過(guò)量，樣品完全反應(yīng)放出CO2；第Ⅳ組中鹽酸先將Na2CO3全部轉(zhuǎn)化成NaHCO3后，剩余的鹽酸只能把部分NaHCO3轉(zhuǎn)化成CO2，因鹽酸完全反應(yīng)可求出鹽酸的濃度．由(2)問(wèn)的數(shù)據(jù)可求出樣品中Na2CO3，NaHCO3及H2O的物質(zhì)的量的關(guān)系，結(jié)合鹽酸濃度及天然堿的化學(xué)式可確定分步反應(yīng)時(shí)W的特殊值，進(jìn)行討論即可求解第(3)問(wèn)．

提示：

【巧解點(diǎn)悟】此題以天然堿的組成及碳酸鹽的性質(zhì)為依托，構(gòu)筑成一道有層次、有深度且思維容量較大的計(jì)算題．要求學(xué)生有較強(qiáng)的信息的處理及表格數(shù)據(jù)的理解、分析能力．解題的關(guān)鍵是根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析反應(yīng)情況及過(guò)量情況．若缺乏分析判斷能力，則很難解決此題．