Question

某天然碱(纯净物)可看作是由CO₂和NaOH反应后的产物所组成，其化学式为xNa₂CO₃·yNaHCO₃·zH₂O。某化学兴趣小组为确定x、y、z的值进行如下实验：称取3.32 g天然碱样品于装置Ⅰ或装置Ⅱ中加热至300 ℃，恒重后停止加热；过滤沉淀，洗涤、烘干、称重。

装置Ⅰ

装置Ⅱ

(1)按照上述实验过程，该化学兴趣小组至少使用________次天平。

(2)将天然碱样品加热，冷却至室温，称量其质量为b₁ g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b₂ g，且b₁-b₂=0.3，接下来的操作应当是____________。

(3)你认为选择____________(填“装置Ⅰ”或“装置Ⅱ”)进行实验为佳。选择的理由是___________________________________________________________________。

(4)有一学生在加热过程中对剩余固体进行多次称重(处理数据时已经减去仪器质量)，并描出如下图的曲线；

①写出t₁→t₂反应的化学方程式：________________________________________________。

②通过上述曲线确定天然碱样品的化学式：________________________________________。

Answer 1

(1)5 

(2)继续加热

(3)装置Ⅱ  选用装置Ⅰ会有少量CO₂仍留在试管中造成误差大

(4)①2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑〔或xNa₂CO₃·yNaHCO₃(x+)Na₂CO₃+ H₂O+CO₂↑〕

②2Na₂CO₃· NaHCO₃·2H₂O

解析：本题用实验的方法确定CO₂与H₂O反应产物的化学式的确定。第(1)问应称五次质量，分别是称样品的质量、样品和试管的总质量、加热后的质量、再加热后的质量、过滤后沉淀的质量。第(2)问，只有当两者之间的差值小于0.1 g时，才认为失水结束，所以还要继续加热。(3)选装置Ⅱ，因为Ⅰ中会有部分CO₂滞留在试管和导管中，从而影响测量结果；而装置Ⅱ，生成的CO₂可以用右侧的空气推动进入澄清石灰水中。第(4)题从图象分析知两次减小质量，第1次应是失水，第2次是NaHCO₃的分解。分析出水的质量为3.32 g-2.96 g=0.36 g，NaHCO₃的质量(利用差量法)为(2.96 g-2.65 g)×2×84/62=0.84 g，Na₂CO₃的质量为3.32 g-0.36 g-0.84 g=2.12 g，其物质的量比值为n(Na₂CO₃)∶n(NaHCO₃)∶n(H₂O)=2∶1∶2，化学式为2Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O。