题目内容
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．化学兴趣小组为确定x、y、z的值进行如下实验：取3.32g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，烘干称重．
（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b1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g，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）并描出如图2所示曲线：
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： ．
（1）按照上述实验过程，该化学兴趣小组至少使用
（2）将天然碱样品加热，冷却至室温，称量其质量为b1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g，且b1-b2=0.3，接下来的操作应当是
（3）你认为选择
（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）并描出如图2所示曲线：
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：
分析：（1）根据实验目的、实验装置分析实验步骤，判断在实验过程中至少使用托盘天平的次数；
（2）给固体加热分解的实验中，两次称量的质量差必须小于0.1g，才算充分分解；
（3）装置Ⅰ中的试管中会有残留的二氧化碳气体，导致最后沉淀的二氧化碳的质量减小，影响测定结果；
（4）①根据加热xNa2CO3?yNaHCO3?zH2O时结晶水先失去判断t1→t2的反应，并写出反应的化学方程式；
②根据图象中水的质量、碳酸氢钠分解导致固体减少的质量分别计算出水的物质的量、碳酸氢钠的物质的量，再根据2.96g为碳酸氢钠和碳酸钠的质量，而碳酸氢钠的质量已知，据此可以计算出碳酸钠的物质的量，最后根据三者物质的量之比计算出天然碱样品的化学式．
（2）给固体加热分解的实验中，两次称量的质量差必须小于0.1g，才算充分分解；
（3）装置Ⅰ中的试管中会有残留的二氧化碳气体，导致最后沉淀的二氧化碳的质量减小，影响测定结果；
（4）①根据加热xNa2CO3?yNaHCO3?zH2O时结晶水先失去判断t1→t2的反应，并写出反应的化学方程式；
②根据图象中水的质量、碳酸氢钠分解导致固体减少的质量分别计算出水的物质的量、碳酸氢钠的物质的量，再根据2.96g为碳酸氢钠和碳酸钠的质量，而碳酸氢钠的质量已知，据此可以计算出碳酸钠的物质的量，最后根据三者物质的量之比计算出天然碱样品的化学式．
解答：解：（1）确定xNa2CO3?yNaHCO3?zH2O中x、y、z的值，需要称量的质量有：加热前固体质量、称量大试管的质量、加热后大试管和固体的质量、澄清石灰水吸收二氧化碳之前质量和之后的质量，所以至少需要称量5次，
故答案为：5；
（2）称量其质量为b1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g，由于b1-b2=0.3＞0.1，必须满足b1-b2＜0.1时才可以认为固体完全分解，所以需要继续加热，
故答案为：继续加热；
（3）装置Ⅰ中，由于试管中会有少量的二氧化碳气体，造成测定的误差较大，影响测定结果；而装置Ⅱ使用空气将分解产物驱赶到澄清石灰水中，测定结果较准确，
故答案为：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）①xNa2CO3?yNaHCO3?zH2O加热时先失去结晶水，从开始加热到t1的过程为失去结晶水的过程；t1→t2反应的过程为碳酸氢钠分解生成碳酸钠，反应的化学方程式为：2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑，
故答案为：2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑或xNa2CO3?yNaHCO3
（x+y/2）Na2CO3+y/2H2O+y/2CO2↑；
②根据图象可知，结晶水的质量为：3.32g-2.96g=0.36g，n（H2O）=
=0.02mol，
t1→t2反应的过程中减少的质量为碳酸氢钠分解生成二氧化碳和水的质量，减少的质量为：2.96g-2.65g=0.31g，
根据反应2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑△m
2mol 62g
n 0.31g
碳酸氢钠的物质的量为：n（NaHCO3）=
=0.01mol，2.96g固体中m（NaHCO3）=84g/mol×0.01mol=0.84g，所以碳酸钠的质量为：2.96g-0.84g=2.12g，所以含有的碳酸钠的物质的量为：n（Na2CO3）=
=0.02mol，故x：y：z=0.02：0.01：0.02=2：1：2，该天然碱样品的化学式为：2Na2CO3?NaHCO3?2H2O，
故答案为：2Na2CO3?NaHCO3?2H2O．
故答案为：5；
（2）称量其质量为b1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g，由于b1-b2=0.3＞0.1，必须满足b1-b2＜0.1时才可以认为固体完全分解，所以需要继续加热，
故答案为：继续加热；
（3）装置Ⅰ中，由于试管中会有少量的二氧化碳气体，造成测定的误差较大，影响测定结果；而装置Ⅱ使用空气将分解产物驱赶到澄清石灰水中，测定结果较准确，
故答案为：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）①xNa2CO3?yNaHCO3?zH2O加热时先失去结晶水，从开始加热到t1的过程为失去结晶水的过程；t1→t2反应的过程为碳酸氢钠分解生成碳酸钠，反应的化学方程式为：2NaHCO3
| ||
故答案为：2NaHCO3
| ||
| ||
②根据图象可知，结晶水的质量为：3.32g-2.96g=0.36g，n（H2O）=
| 0.36g |
| 18g/mol |
t1→t2反应的过程中减少的质量为碳酸氢钠分解生成二氧化碳和水的质量，减少的质量为：2.96g-2.65g=0.31g，
根据反应2NaHCO3
| ||
2mol 62g
n 0.31g
碳酸氢钠的物质的量为：n（NaHCO3）=
| 2mol×0.31g |
| 62g |
| 2.12g |
| 106g/mol |
故答案为：2Na2CO3?NaHCO3?2H2O．
点评：本题考查了探究确定天然碱样品的化学式的方法，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．
练习册系列答案
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某天然碱（纯净物）可看作由CO2和NaOH反应后的产物所组成。称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积（标准状况）如下表：
| Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ | Ⅳ | |
| 盐酸液的体积（mL） | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 样品（g） | 3.32 | 4.15 | 5.81 | 7.47 |
| 二氧化碳的体积（mL） | 672 | 840 | 896 | 672 |
（1）由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2_________mL（标准状况）。
（2）另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时NaCO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。
（3）已知Na2CO3和HCL（aq）的反应分下列两步进行：
Na2CO3+HCL→NaCL+NaHCO3
Na2CO3+HCL→NaCL+CO2↑+H2O
（4）依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2（标准状况）体积V（mL）与样品质量W（g）之间的关系式。