Question

天然碱的组成可以用aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c为整数）表示．通过以下实验测定某天然碱的化学式，将质量为12.45g的某天然碱溶于水，逐滴滴加某浓度的稀盐酸，产生气体的体积与加入盐酸的体积（标准状况）的关系如下表所示：下列说法错误的是（　　）

盐酸体积（mL）	20	40	60	80
产生气体体积（mL）	0	560	1680	2520

• A、加入盐酸体积小于20 mL时，体系发生的离子反应为：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-
• B、加入盐酸体积为50 mL时，产生气体（标准状况）的体积为1120mL
• C、本实验使用盐酸的浓度为2.5 mol?L^-1
• D、该天然碱的化学式为Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：

分析：A．加入20mL盐酸，不产生气体，说明发生反应：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
B．加入80mL盐酸生成气体体积为2520mL，大于加入60mL盐酸时生成的气体体积，故加入40mL、60mL盐酸时，盐酸不足，完全反应，发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，加入50mL盐酸产生的气体体积为加入40mL盐酸产生的气体及在40mL基础上再加入10mL盐酸产生的气体体积之和，结合40mL～60mL之间消耗盐酸体积与生成气体体积的定比关系计算；40mL～60mL之间消耗20mL盐酸，生成气体1680mL-560mL=1120mL；
C．发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，根据盐酸和二氧化碳之间的关系式计算盐酸浓度；
D．发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，生成560mL二氧化碳消耗盐酸的体积=

560mL

1120mL

×20mL=10mL，故加入前30mL盐酸，发生反应Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，30mL～75mL发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，由两阶段消耗的盐酸体积，可计算天然碱中Na₂CO₃、NaHCO₃的物质的量之比，再根据生成二氧化碳计算各自物质的量，根据质量守恒计算结晶水的质量，进而计算结晶水的物质的量，确定三者比例关系，进而确定天然碱的化学式．

解答： 解：A．加入20mL盐酸，不产生气体，说明发生反应：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，故A正确；
B．加入80mL盐酸生成气体体积为2520mL，大于加入60mL盐酸时生成的气体体积，故加入40mL、60mL盐酸时，盐酸不足，完全反应，发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，40mL～50mL之间消耗10mL盐酸，生成气体体积为（1680mL-560mL）×

(50-40)mL

(60-40)mL

=560mL，故加入50mL盐酸产生的气体体积为：560mL+560mL=1120mL，故B正确；
C.40mL～60mL之间消耗20mL盐酸，生成气体1680mL-560mL=1120mL，发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，设盐酸的浓度为c，
NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O
       1         1
     0.02cmol

1.12L

22.4L/mol

1：1=0.02cmol：

1.12L

22.4L/mol

c=2.5mol/L，故C正确；
D．发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，生成560mL二氧化碳消耗盐酸的体积=

560mL

1120mL

×20mL=10mL，故加入前30mL盐酸，发生反应Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，从产生气体到生成2520mL二氧化碳消耗盐酸的体积=

2520mL

560mL

×10mL=45mL，即完全生成气体共消耗盐酸30+45=75mL，30mL～75mL发生反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，
令天然碱中Na₂CO₃、NaHCO₃的物质的量为amol、bmol，则：
Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，
amol  amol     amol
     NaHCO₃ +HCl=NaC l+CO₂↑+H₂O，
（a+b）mol （a+b）mol   （a+b）mol
故amol：（a+b）mol=30mL：45mL，则a：b=2：1，由生成二氧化碳可知（a+b）mol=0.1125mol，解得a=0.075、b=0.0375，故天然碱中结晶水的质量=12.45g-0.0375mol×84g/mol-0.075mol×106g/mol=1.35g，结晶水的物质的量=

1.35g

18g/mol

=0.075mol，
则天然碱中n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.075mol：0.0375mol：0.075mol=2：1：2，
故天然碱的化学式为：2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O，故D错误；
故选D．

点评：本题考查混合物计算、根据方程式计算，碳酸钠与盐酸的反应分两步进行，先找出完全反应点，再根据完全反应的点确定范围，综合考查学生各方面素质，难度很大，属于易错题目．