Question

（2000?上海）某天然堿（純凈物）可看作由CO₂和NaOH反應(yīng)后的產(chǎn)物所組成．稱(chēng)取天然堿樣品四份，溶于水后，分別逐滴加入相同濃度的鹽酸溶液30mL，產(chǎn)生CO₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）如表：

	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
鹽酸液的體積（mL）	30	30	30	30
樣品（g）	3.32	4.15	5.81	7.47
二氧化碳的體積（mL）	672	840	896	672

（1）由第Ⅰ組數(shù)據(jù)中的CO₂體積與樣品質(zhì)量之比，可以推測(cè)用2.49g樣品進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生CO₂

504

mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．
（2）另取3.32g天然堿樣品于300℃加熱分解至完全（300℃時(shí)NaCO₃不分解），產(chǎn)生CO₂112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和水0.45g，計(jì)算并確定該天然堿的化學(xué)式．
（3）已知Na₂CO₃和HCL（aq）的反應(yīng)分下列兩步進(jìn)行：
Na₂CO₃+HCL→NaCL+NaHCO₃
Na₂CO₃+HCL→NaCL+CO₂↑+H₂O
（4）依據(jù)上表所列數(shù)據(jù)以及天然堿的化學(xué)式，討論并確定上述實(shí)驗(yàn)中CO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）體積V（mL）與樣品質(zhì)量W（g）之間的關(guān)系式．

Answer 1

分析：（1）由圖表可知，二氧化碳的最大體積是896mL，即0.04mol，此時(shí)根據(jù)碳元素守恒，碳酸鈉的質(zhì)量是4.24g，當(dāng)m（樣品）≤4.24g時(shí)，樣品質(zhì)量與CO₂體積成正比；
（2）根據(jù)碳元素守恒計(jì)算；
（3）當(dāng)生成二氧化碳的體積是0時(shí)，碳元素全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉，此時(shí)質(zhì)量是3.36g，當(dāng)4.24g≤m（樣品）≤3.36g時(shí)，30mL鹽酸全部參加反應(yīng)．其中m（樣品）=2.24g時(shí)，樣品中Na₂CO₃、NaHCO₃都恰好生成CO₂；m（樣品）=3.36g時(shí)，樣品中Na₂CO₃恰好生成NaHCO₃．

解答：解：（1）二氧化碳的最大體積是896mL，即0.04mol，根據(jù)碳元素守恒，此時(shí)只有碳酸鈉，其質(zhì)量是4.24g，m（樣品）≤4.24g時(shí)，樣品質(zhì)量與CO₂體積成正比．
設(shè)2.49g樣品反應(yīng)生成CO₂的體積為V，
則

2.49

V

=

3.32g

672mL

，解得V=504mL，
故答案為：504；
（2）3.32g樣品中，n（NaHCO₃）=2n（CO₂）=2×

0.112L

22.4L/mol

=0.01mol，
n（H₂O）=

0.45g-0.005mol×18g/mol

18g/mol

=0.02mol．
由碳元素守恒得：
n（Na₂CO₃）=

0.672L

22.4L/mol

-0.01mol=0.02mol，
則n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.02mol：0.01mol：0.02mol=2：1：2．
故該天然堿的組成為：2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O，
答：該天然堿的組成為：2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O；
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)知道，30mL HCl（aq）中所含HCl物質(zhì)的量=

7.47

332

×2+

672

22400

=0.075mol，所以鹽酸濃度c（HCl）=

0.075mol

0.03L

=2.5mol/L，和30mLHCl（aq）完全反應(yīng)的樣品的質(zhì)量：

0.075mol

5

×332g/mol=4.98g，樣品中Na₂CO₃和鹽酸反應(yīng)完全生成NaHCO₃時(shí)（沒(méi)有CO₂放出時(shí)），樣品質(zhì)量：

0.075mol

5

×332g/mol=12.45g，
當(dāng)0＜W＜4.98時(shí)，V（CO₂）=202.4W（mL），當(dāng)4.98≤W≤12.45時(shí)，V（CO₂）=1680-134.9W（mL），當(dāng)W≥12.45，時(shí)，V（CO₂）=0，
答：上述實(shí)驗(yàn)中CO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）體積V（mL）與樣品質(zhì)量W（g）之間的關(guān)系式為：0＜W＜4.98時(shí)，V（CO₂）=202.4W（mL），當(dāng)4.98≤W≤12.45時(shí)，V（CO₂）=1680-134.9W（mL），當(dāng)W≥12.45，時(shí)，V（CO₂）=0．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了圖象數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用能力，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果常以圖象的形式表示，看圖用圖是基本的化學(xué)能力之一，題目難度較大，注意根據(jù)圖象結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算．