(2011?奉賢區(qū)一模)自然界存在某天然堿(純凈物)的化學(xué)組成可表示為aNa2CO3?bNaHCO3?cH2O(a、b、c 為正整數(shù)).現(xiàn)稱取不同質(zhì)量的天然堿樣品,溶于水后,分別逐滴加入相同濃度的鹽酸溶液30.0ml,產(chǎn)生CO2 的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)如圖所示.
(1)若用2.49g樣品進行同樣的實驗時,產(chǎn)生CO2
504
504
mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況).
(2)另取3.32g天然堿樣品于3000C加熱分解至完全(3000C 時Na2CO3 不分解)產(chǎn)生CO2 112ml(標(biāo)準(zhǔn)狀況)和水0.450g,試通過計算確定該天然堿的化學(xué)式.
(3)實驗所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少?
(4)若在上述某次實驗中,收集到336ml(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體,該此實驗中稱取天然堿樣品的質(zhì)量可能是多少?
分析:(1)由圖象可知,m(樣品)≤4.98g時,樣品質(zhì)量與CO2體積成正比;
(2)根據(jù)元素守恒計算;
(3)當(dāng)4.98g≤m(樣品)≤12.45g時,30mL鹽酸全部參加反應(yīng).其中m(樣品)=4.98g時,樣品中Na2CO3、NaHCO3都恰好生成CO2;m(樣品)=12.45g時,樣品中Na2CO3恰好生成NaHCO3;
(4)收集到336ml氣體時,可能存在兩種情況:①鹽酸過量,②天然堿過量,結(jié)合方程式計算.
解答:解析:題中圖示表示將30mL鹽酸逐滴加入樣品溶液中,所加樣品質(zhì)量與生成CO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的關(guān)系.
(1)m(樣品)≤4.98g時,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
2.49g
V
=
3.32g
672ml
,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)當(dāng)4.98g≤m(樣品)≤12.45g時,30mL鹽酸全部參加反應(yīng).其中m(樣品)=4.98g時,樣品中Na2CO3、NaHCO3都恰好生成CO2;m(樣品)=12.45g時,樣品中Na2CO3恰好生成NaHCO3.任一情形用于計算鹽酸濃度都很方便.
樣品質(zhì)量為4.98g時,反應(yīng)式為:
2Na2CO3?NaHCO3?2H2O+5HCl=5NaCl+3CO2↑+5H2O
由以上可知,消耗n(HCl)=
4.98g
332g/mol
×5=0.075mol,c(HCl)=
0.075mol
0.03L
=2.5mol/L,
答:實驗所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度是2.5mol/L.
(4)收集到336ml氣體時,可能存在兩種情況:①鹽酸過量,②天然堿過量,
①鹽酸過量時,設(shè)天然堿的質(zhì)量為x,
x
336ml
=
3.32g
672ml
,x=1.16g;
②天然堿過量時,設(shè)需要ymol天然堿,
則含有2ymolNa2CO3,ymolNaHCO3,發(fā)生反應(yīng)有:
Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl
NaHCO3+HCl=CO2↑+NaCl+H2O
則:2y+
0.336L
22.4L/mol
=0.03L×2.5mol/L
y=0.03mol,
則m(2Na2CO3??NaHCO3?2H2O)=0.03mol×332g/mol=9.96g.
答:鹽酸過量時1.66克; 天然堿過量時9.96克
點評: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)實驗的結(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)方程式計算.
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2
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