Question

某天然堿(純凈物)可看作是由CO₂和NaOH反應后的產(chǎn)物所組成，其化學式為xNa₂CO₃·yNaHCO₃·zH₂O。某化學興趣小組為確定x、y、z的值進行如下實驗：稱取3.32 g天然堿樣品于裝置Ⅰ或裝置Ⅱ中加熱至300 ℃，恒重后停止加熱；過濾沉淀，洗滌、烘干、稱重。

裝置Ⅰ

裝置Ⅱ

(1)按照上述實驗過程，該化學興趣小組至少使用________次天平。

(2)將天然堿樣品加熱，冷卻至室溫，稱量其質(zhì)量為b₁ g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質(zhì)量為b₂ g，且b₁-b₂=0.3，接下來的操作應當是____________。

(3)你認為選擇____________(填“裝置Ⅰ”或“裝置Ⅱ”)進行實驗為佳。選擇的理由是___________________________________________________________________。

(4)有一學生在加熱過程中對剩余固體進行多次稱重(處理數(shù)據(jù)時已經(jīng)減去儀器質(zhì)量)，并描出如下圖的曲線；

①寫出t₁→t₂反應的化學方程式：________________________________________________。

②通過上述曲線確定天然堿樣品的化學式：________________________________________。

Answer 1

(1)5 

(2)繼續(xù)加熱

(3)裝置Ⅱ  選用裝置Ⅰ會有少量CO₂仍留在試管中造成誤差大

(4)①2NaHCO₃Na₂CO₃+H₂O+CO₂↑〔或xNa₂CO₃·yNaHCO₃(x+)Na₂CO₃+ H₂O+CO₂↑〕

②2Na₂CO₃· NaHCO₃·2H₂O

解析：本題用實驗的方法確定CO₂與H₂O反應產(chǎn)物的化學式的確定。第(1)問應稱五次質(zhì)量，分別是稱樣品的質(zhì)量、樣品和試管的總質(zhì)量、加熱后的質(zhì)量、再加熱后的質(zhì)量、過濾后沉淀的質(zhì)量。第(2)問，只有當兩者之間的差值小于0.1 g時，才認為失水結(jié)束，所以還要繼續(xù)加熱。(3)選裝置Ⅱ，因為Ⅰ中會有部分CO₂滯留在試管和導管中，從而影響測量結(jié)果；而裝置Ⅱ，生成的CO₂可以用右側(cè)的空氣推動進入澄清石灰水中。第(4)題從圖象分析知兩次減小質(zhì)量，第1次應是失水，第2次是NaHCO₃的分解。分析出水的質(zhì)量為3.32 g-2.96 g=0.36 g，NaHCO₃的質(zhì)量(利用差量法)為(2.96 g-2.65 g)×2×84/62=0.84 g，Na₂CO₃的質(zhì)量為3.32 g-0.36 g-0.84 g=2.12 g，其物質(zhì)的量比值為n(Na₂CO₃)∶n(NaHCO₃)∶n(H₂O)=2∶1∶2，化學式為2Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O。