Question

【题目】某天然碱可以看作是CO2 和 NaOH 反应后的产物组成的一种物质。为了研究该物质的组成，进行如下实验：

ⅰ称取 3.98 g 天然碱样品，加入 50mL 稀盐酸(足量)，产生 CO2 896mL(标准状况)。

ⅱ称取 3.98g 天然碱样品，加热至分解完全，产生 CO2 224mL(标准状况)和 0.36g 水。

①该稀盐酸的物质的量浓度最小是_____________。

②天然碱的化学式是_____________。

Answer 1

【答案】1.2mol/L 2Na2CO32NaHCO3H2O

【解析】

天然碱加热分解生成CO2，说明含有NaHCO3，NaHCO3分解生成的CO2．H2O的物质的量相等，而实际分解生成的水比二氧化碳的多，说明天然碱还含有结晶水。相同质量的天然碱加入足量盐酸，生成CO2的体积大于加热分解生成的CO2的体积，说明还含有Na2CO3；

①根据分解生成二氧化碳条件可以计算碳酸氢钠的物质的量，由加酸生成二氧化碳体积，根据碳原子守恒计算碳酸钠的物质的量，加入的盐酸恰好反应时盐酸的物质的量浓度最小，此时溶液中溶质为NaCl，根据钠离子、氯离子守恒计算HCl的物质的量，进而计算盐酸的最小浓度；

②计算天然碱中碳酸钠、碳酸氢钠、结晶水的物质的量比例关系，可得天然碱的化学式。

天然碱加热分解生成CO2，说明含有NaHCO3，分解生成的CO2为=0.01mol，分解生成H2O为=0.02mol，由2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O可知，天然碱还含有结晶水，相同质量的天然碱加入足量盐酸，生成CO2的体积大于加热分解生成的CO2的体积，说明还含有Na2CO3。

①分解生成二氧化碳为0.01mol，则碳酸氢钠为0.01mol×2=0.02mol。加酸生成二氧化碳总物质的量为：=0.04mol，由碳原子守恒可知，碳酸钠物质的量为：0.04mol-0.02mol=0.02mol。加入的盐酸恰好反应时盐酸的物质的量浓度最小，此时溶液中溶质为NaCl，根据钠离子．氯离子守恒：n(HCl)=n(NaCl)=0.02mol×2+0.02mol=0.05mol，故盐酸的最小浓度为：=1.2mol/L，

故答案为：1.2mol/L；

②由方程式可知碳酸氢钠分解生成水为0.01mol，故结晶水的物质的量为0.02mol-0.01mol=0.01mol，则n(Na2CO3)：n(NaHCO3)：n(H2O)=0.02mol：0.02mol：0.01mol=2：2：1，故该天然碱的组成为：2Na2CO32NaHCO3H2O，

故答案为：2Na2CO32NaHCO3H2O。