Question

天然堿的組成可以用aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c為整數(shù)）表示．通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)測(cè)定某天然堿的化學(xué)式，將質(zhì)量為12.45g的某天然堿溶于水，逐滴滴加某濃度的稀鹽酸，產(chǎn)生氣體的體積與加入鹽酸的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的關(guān)系如下表所示：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　　）

鹽酸體積（mL）	20	40	60	80
產(chǎn)生氣體體積（mL）	0	560	1680	2520

• A、加入鹽酸體積小于20 mL時(shí)，體系發(fā)生的離子反應(yīng)為：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-
• B、加入鹽酸體積為50 mL時(shí)，產(chǎn)生氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的體積為1120mL
• C、本實(shí)驗(yàn)使用鹽酸的濃度為2.5 mol?L^-1
• D、該天然堿的化學(xué)式為Na₂CO₃?2NaHCO₃?2H₂O

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專(zhuān)題：

分析：A．加入20mL鹽酸，不產(chǎn)生氣體，說(shuō)明發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-；
B．加入80mL鹽酸生成氣體體積為2520mL，大于加入60mL鹽酸時(shí)生成的氣體體積，故加入40mL、60mL鹽酸時(shí)，鹽酸不足，完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，加入50mL鹽酸產(chǎn)生的氣體體積為加入40mL鹽酸產(chǎn)生的氣體及在40mL基礎(chǔ)上再加入10mL鹽酸產(chǎn)生的氣體體積之和，結(jié)合40mL～60mL之間消耗鹽酸體積與生成氣體體積的定比關(guān)系計(jì)算；40mL～60mL之間消耗20mL鹽酸，生成氣體1680mL-560mL=1120mL；
C．發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，根據(jù)鹽酸和二氧化碳之間的關(guān)系式計(jì)算鹽酸濃度；
D．發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，生成560mL二氧化碳消耗鹽酸的體積=

560mL

1120mL

×20mL=10mL，故加入前30mL鹽酸，發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，30mL～75mL發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，由兩階段消耗的鹽酸體積，可計(jì)算天然堿中Na₂CO₃、NaHCO₃的物質(zhì)的量之比，再根據(jù)生成二氧化碳計(jì)算各自物質(zhì)的量，根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算結(jié)晶水的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算結(jié)晶水的物質(zhì)的量，確定三者比例關(guān)系，進(jìn)而確定天然堿的化學(xué)式．

解答： 解：A．加入20mL鹽酸，不產(chǎn)生氣體，說(shuō)明發(fā)生反應(yīng)：CO₃^2-+H⁺═HCO₃^-，故A正確；
B．加入80mL鹽酸生成氣體體積為2520mL，大于加入60mL鹽酸時(shí)生成的氣體體積，故加入40mL、60mL鹽酸時(shí)，鹽酸不足，完全反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，40mL～50mL之間消耗10mL鹽酸，生成氣體體積為（1680mL-560mL）×

(50-40)mL

(60-40)mL

=560mL，故加入50mL鹽酸產(chǎn)生的氣體體積為：560mL+560mL=1120mL，故B正確；
C.40mL～60mL之間消耗20mL鹽酸，生成氣體1680mL-560mL=1120mL，發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，設(shè)鹽酸的濃度為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正確；
D．發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，生成560mL二氧化碳消耗鹽酸的體積=

560mL

1120mL

×20mL=10mL，故加入前30mL鹽酸，發(fā)生反應(yīng)Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃，從產(chǎn)生氣體到生成2520mL二氧化碳消耗鹽酸的體積=

2520mL

560mL

×10mL=45mL，即完全生成氣體共消耗鹽酸30+45=75mL，30mL～75mL發(fā)生反應(yīng)：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，
令天然堿中Na₂CO₃、NaHCO₃的物質(zhì)的量為amol、bmol，則：
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，則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，故天然堿中結(jié)晶水的質(zhì)量=12.45g-0.0375mol×84g/mol-0.075mol×106g/mol=1.35g，結(jié)晶水的物質(zhì)的量=

1.35g

18g/mol

=0.075mol，
則天然堿中n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.075mol：0.0375mol：0.075mol=2：1：2，
故天然堿的化學(xué)式為：2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O，故D錯(cuò)誤；
故選D．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算、根據(jù)方程式計(jì)算，碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)分兩步進(jìn)行，先找出完全反應(yīng)點(diǎn)，再根據(jù)完全反應(yīng)的點(diǎn)確定范圍，綜合考查學(xué)生各方面素質(zhì)，難度很大，屬于易錯(cuò)題目．