Question

（2000?上海）某天然堿（純凈物）可看作由CO₂和NaOH反應后的產物所組成．稱取天然堿樣品四份，溶于水后，分別逐滴加入相同濃度的鹽酸溶液30mL，產生CO₂的體積（標準狀況）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組數據中的CO₂體積與樣品質量之比，可以推測用2.49g樣品進行同樣的實驗時，產生CO₂

504

mL（標準狀況）．
（2）另取3.32g天然堿樣品于300℃加熱分解至完全（300℃時NaCO₃不分解），產生CO₂112mL（標準狀況）和水0.45g，計算并確定該天然堿的化學式．
（3）已知Na₂CO₃和HCL（aq）的反應分下列兩步進行：
Na₂CO₃+HCL→NaCL+NaHCO₃
Na₂CO₃+HCL→NaCL+CO₂↑+H₂O
（4）依據上表所列數據以及天然堿的化學式，討論并確定上述實驗中CO₂（標準狀況）體積V（mL）與樣品質量W（g）之間的關系式．

Answer 1

分析：（1）由圖表可知，二氧化碳的最大體積是896mL，即0.04mol，此時根據碳元素守恒，碳酸鈉的質量是4.24g，當m（樣品）≤4.24g時，樣品質量與CO₂體積成正比；
（2）根據碳元素守恒計算；
（3）當生成二氧化碳的體積是0時，碳元素全部轉化為碳酸氫鈉，此時質量是3.36g，當4.24g≤m（樣品）≤3.36g時，30mL鹽酸全部參加反應．其中m（樣品）=2.24g時，樣品中Na₂CO₃、NaHCO₃都恰好生成CO₂；m（樣品）=3.36g時，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，根據碳元素守恒，此時只有碳酸鈉，其質量是4.24g，m（樣品）≤4.24g時，樣品質量與CO₂體積成正比．
設2.49g樣品反應生成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）根據表中的數據知道，30mL HCl（aq）中所含HCl物質的量=

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）完全反應的樣品的質量：

0.075mol

5

×332g/mol=4.98g，樣品中Na₂CO₃和鹽酸反應完全生成NaHCO₃時（沒有CO₂放出時），樣品質量：

0.075mol

5

×332g/mol=12.45g，
當0＜W＜4.98時，V（CO₂）=202.4W（mL），當4.98≤W≤12.45時，V（CO₂）=1680-134.9W（mL），當W≥12.45，時，V（CO₂）=0，
答：上述實驗中CO₂（標準狀況）體積V（mL）與樣品質量W（g）之間的關系式為：0＜W＜4.98時，V（CO₂）=202.4W（mL），當4.98≤W≤12.45時，V（CO₂）=1680-134.9W（mL），當W≥12.45，時，V（CO₂）=0．

點評：本題主要考查了圖象數據的分析和應用能力，化學實驗的結果常以圖象的形式表示，看圖用圖是基本的化學能力之一，題目難度較大，注意根據圖象結合反應的化學方程式計算．