Question

天然碱的组成可以用aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c为整数）表示．现有3种不同的天然碱样品，分别进行如下实验以确定其化学式．
（1）将质量为62.0g的样品A平均分成两份，一份在300℃下充分灼烧（Na₂CO₃不分解），固体质量减轻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．样品A的化学式可以表示为

Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O

．
（2）将质量为4.71g的样品B溶于水，逐滴滴加一定浓度的稀盐酸，产生气体的质量与加入盐酸的质量有下表所示关系：

盐酸质量/g	20	40	60	80
气体质量/g	0	0.44	1.32	1.98

[已知在盐酸不足时会发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl+H₂O]盐酸的质量分数为

3.65%

；样品B的化学式可以表示为

2Na₂CO₃?NaHCO₃?H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根据题意，碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠、水和二氧化碳，减少的质量就是水和二氧化碳的质量，碳酸钡的质量是59.1g，其中碳元素的质量就等于天然碱中碳元素的质量，根据天然碱的质量、减少的质量和碳元素的质量可以列出三元一次方程组，解出未知数，求出整数比，写出化学式；
（2）根据盐酸和生成的气体的数据，分析找出加入盐酸的质量从40g到60g发生的反应是NNaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑生成的二氧化碳的质量是1.32g-0.44g=0.88g，可以求出盐酸的质量分数．根据Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl+H₂O、NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+CO₂↑根据表中消耗的盐酸的质量的关系，找出Na₂CO₃与NaHCO₃的计量关系．再根据生成的总的二氧化碳的质量和天然碱的质量关系，求出c，写出化学式．

解答：解：（1）31.0g天然碱中碳元素的就是碳酸钡中碳元素的质量为：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
样品A的化学式可以表示为：Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O
（2）设盐酸的质量分数是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%
根据反应的方程式以及加入盐酸的质量从40g60g产生气体的质量与可知，每加入20g盐酸与碳酸氢钠产生二氧化碳的质量是0.88g，由此可知，加入的盐酸从0到30g用于碳酸钠转化为碳酸氢钠，从30g到75g用于碳酸氢钠转化为二氧化碳，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
样品B的化学式可以表示为 2Na₂CO₃?NaHCO₃?H₂O
故答为：（1）Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O；（2）3.65%，2Na₂CO₃?NaHCO₃?H₂O．

点评：本题属于复杂的化学方程式的计算，在计算时，找出等量关系、有关量的质量关系是解题的关键．