某天然碱的化学组成可能为aNa2CO3·bNaHCO3·cH2O(a、b、c为正整数)，为确定其组成，化学兴趣小组的同学进行了如下实验：(1)定性分析：①取少量天然碱样品放入试管中，用酒精灯加

Question

某天然碱的化学组成可能为aNa ₂ CO ₃ ·bNaHCO ₃ ·cH ₂ O (a、b、c为正整数)，为确定其组成，化学兴趣小组的同学进行了如下实验：
(1)定性分析：
①取少量天然碱样品放入试管中，用酒精灯加热，在试管口有液体生成，该液体能使无水硫酸铜变蓝。能否说明样品中含结晶水，试简述理由。_________________________________。
②请你设计一个简单的实验方案，确认样品中含有 。
______________________________________________________________________________。
(2)定量分析：该小组同学设计了下图所示装置，测定天然碱的化学组成。

实验步骤：
①按上图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是____________________。
A处碱石灰的作用是_______________，E处碱石灰的作用是__________________________。
②称取天然碱样品7.3 g，并将其放入硬质玻璃管中；称量装浓硫酸的洗气瓶的质量为87.6 g，装碱石灰的U形管D的质量为74.7 g。
③打开活塞K ₁ 、K ₂ ，关闭K ₃ ，缓缓鼓入空气数分钟。
④关闭活塞K ₁ 、K ₂ ，打开K ₃ ，点燃酒精灯加热，待不再产生气体为止。
⑤打开活塞K ₁ ，缓缓鼓入空气数分钟，然后称得装浓硫酸的洗气瓶质量为88.5 g；装碱石灰的U形管D的质量为75.8 g。该步骤中缓缓鼓入空气数分钟的目的是_____________。计算推导：该天然碱的化学式为_____________。

Answer 1

(1)定性分析：
①不能，因为NaHCO ₃ 受热分解也能产生水蒸气
②取少量样品溶于水，滴加CaCl ₂ （或BaCl ₂ ）溶液，有白色沉淀生成，说明有CO ^2- ₃
(2)定量分析：
①检查装置的气密性除去空气中的CO ₂ 和H ₂ O（g）
防止空气中CO ₂ 和H ₂ O(g)进入D装置导致测量不准确
⑤将装置中生成的CO ₂ 和H ₂ O（g）全部排入C、D装置中被吸收 Na ₂ CO ₃ ·2NaHCO ₃ ·H ₂ O

本题考查Na ₂ CO ₃ 和NaHCO ₃ 有关性质、计算和离子的检验，综合性较强。(1)由于2NaHCO ₃ Na ₂ CO ₃ +CO ₂ ↑+H ₂ O，所以不能说明样品中含结晶水。Ca ²⁺ + ====CaCO ₃ ↓是较熟悉的知识点，检验 的存在，注意不能用澄清石灰水、盐酸来检验，原因是有 的干扰。(2)在定量分析时，就是利用2NaHCO ₃ Na ₂ CO ₃ +CO ₂ ↑+H ₂ O 这个原理。由题意可知：装碱石灰的U形管D的增重物质是CO ₂ 质量为75.8 g-74.7="1.1" g，n(CO ₂ )＝0.025 mol。
2NaHCO ₃ Na ₂ CO ₃ +CO ₂ ↑+H ₂ O
2          1     1     1
0.05 mol0.025 mol0.025 mol0.025 mol
m（NaHCO ₃ ）="0.05" mol×84 g·mol ^-1 ="4.2" g
所以晶体中 ，
m（H ₂ O）="0.025" mol×18 g·mol ^-1 ="0.45" g
m(Na ₂ CO ₃ )＝7.3 g-4.2 g-0.45 g＝2.65 g，
。由此可知晶体中
n(Na ₂ CO ₃ )∶n(NaHCO ₃ )∶n(H ₂ O)＝0.025 mol∶0.05 mol∶0.025 mol＝1∶2∶1。
所以晶体化学式为Na ₂ CO ₃ ·2NaHCO ₃ ·H ₂ O。