Question

11．某化合物X可看作由CO₂和NaOH反应所得．为确定其组成，相关实验及数据如表所示：

	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）用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO₂504mL．
（2）领取3.32g化合物X样品于300℃加热分解至完全（Na₂CO₃不分解），产生CO₂112mL（标准状况）和水0.45g，化合物X的化学式2Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由I、Ⅱ、Ⅲ中随X质量增大生成二氧化碳增大，且4.15g：3.32g=840mL：672mL=1.25：1，则Ⅰ、Ⅱ中样品完全反应，且盐酸有剩余，利用生成二氧化碳的体积之比等于样品的质量之比计算2.49g样品进行同样的实验时产生二氧化碳的体积；
（2）加热分解，会失去结晶水，分解会生成CO₂，说明含有NaHCO₃，则不可能含有NaOH，若没有Na₂CO₃，盐酸一定时，生成二氧化碳的体积会随样品质量增大而增大，且生成二氧化碳体积到达最大值时不再减小，表中数据发生二氧化碳体积减小情况，说明还含有Na₂CO₃，加热后残留固体为碳酸钠，根据分解反应：2NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，结合生成的二氧化碳计算NaHCO₃的物质的量、生成Na₂CO₃、H₂O是的物质的量，再结合生成水的总质量计算结晶水的物质的量，根据质量守恒计算加热后残留固体碳酸钠的质量，进而计算晶体中碳酸钠的质量，确定NaHCO₃、Na₂CO₃、结晶水H₂O的物质的量之比，进而确定化学式．

解答 解：（1）由I、Ⅱ、Ⅲ中随X质量增大生成二氧化碳增大，且4.15g：3.32g=840mL：672mL=1.25：1，则Ⅰ、Ⅱ中样品完全反应，且盐酸有剩余，由于生成二氧化碳的体积之比等于样品的质量之比，则2.49g样品进行同样的实验时产生二氧化碳的体积为672mL×$\frac{2.49g}{3.32g}$=504mL，故答案为：504mL；
（2）加热分解，会失去结晶水，分解会生成CO₂，说明含有NaHCO₃，则不可能含有NaOH，若没有Na₂CO₃，盐酸一定时，生成二氧化碳的体积会随样品质量增大而增大，且生成二氧化碳体积到达最大值时不再减小，表中数据发生二氧化碳体积减小情况，说明还含有Na₂CO₃，加热后残留固体为碳酸钠，
产生CO₂ 112mL（标准状况），则其物质的量=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，生成水0.45g，水的物质的量=$\frac{0.45g}{18g/mol}$=0.025mol，则：
2  NaHCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
0.01mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol
故3.32g的X中，n（NaHCO₃）=0.01mol，n（H₂O）=0.025mol-0.005mol=0.02mol，故m（Na₂CO₃）=3.32g-0.01mol×84g/mol-0.02mol×18g/mol=2.12g，故n（Na₂CO₃）=$\frac{2.12g}{106g/mol}$=0.02mol，
则X中n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.02mol：0.01mol：0.02mol=2：1：2，
故X的化学式为：2Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O，
故答案为：2Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O．

点评 本题考查混合物计算、根据方程式计算、物质组成的测定，题目过程复杂繁琐、数据多、计算量大，综合考查学生分析解决问题的能力，难度很大，属于易错题目．