Question

某天然堿的化學組成為aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O（a、b、c為正整數），下面是利用天然堿制備小蘇打和燒堿的流程圖．

回答下列問題：
（1）向X的溶液中滴入酚酞試液后溶液顯

紅

色，原因是（寫離子方程式）

CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-

．向上述溶液中滴入過量的CaCl₂溶液，觀察到的現象是

產生白色沉淀，且溶液紅色褪去

．
（2）上述由X制備小蘇打和燒堿的化學方程式：

Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓

．
（3）若取3 32g天然堿樣品充分加熱收集到0.112L（標況）CO₂和0.45g H₂O，將所得固體于足量稀鹽酸中又收集到0.56L（標況）CO₂氣體，試推算該天然堿的化學組成

2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）天然堿的化學組成為aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O，加熱生成的X為Na₂CO₃，Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解，溶液呈堿性．向X的溶液中滴入酚酞試液后溶液顯紅色，向滴入酚酞Na₂CO₃溶液中滴入過量的CaCl₂溶液，發生反應生成碳酸鈣沉淀，碳酸鈣是白色沉淀，溶液呈中性，紅色褪去．
（2）向Na₂CO₃溶液中通入CO₂，可以制得NaHCO₃，試劑1為CO₂．向Na₂CO₃溶液中加入試劑2生成NaOH，故生成難溶性碳酸鹽．加熱W可得試劑1與試劑2，中學常見W為CaCO₃．故試劑2為CaO．
（3）3.32g天然堿樣品加熱收集到0.112L（標況）CO₂和0.45g H₂O，利用2NaHCO₃

△  .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O可知，NaHCO₃分解生成0.112L（標況）CO₂，物質的量為0.005mol，據此計算3.32g天然堿中NaHCO₃的物質的量為0.01mol，以及NaHCO₃分解生成的水的物質的量為0.005mol，NaHCO₃分解生成的Na₂CO₃的物質的量為0.005mol；0.45g H₂O是NaHCO₃分解生成的水與原晶體中含有的結晶水，物質的量為0.025mol，所以3.32g天然堿中含有結晶水為0.025mol-0.005mol=0.02mol；
將所得固體于足量稀鹽酸中又收集到0.56L（標況）CO₂氣體，物質的量為0.025mol，根據碳元素守恒可知，3.32g天然堿中Na₂CO₃物質的量為0.025mol-0.005mol=0.02mol．據此書寫化學式．

解答：解：（1）天然堿的化學組成為aNa₂CO₃?bNaHCO₃?cH₂O，加熱生成的X為Na₂CO₃，Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性．向滴入酚酞Na₂CO₃溶液中滴入過量的CaCl₂溶液，發生反應生成碳酸鈣沉淀，碳酸鈣是白色沉淀，溶液呈中性，紅色褪去．
故答案為：紅；CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-；產生白色沉淀，且溶液紅色褪去．
（2）向Na₂CO₃溶液中通入CO₂，可以制得NaHCO₃，試劑1為CO₂．向Na₂CO₃溶液中加入試劑2生成NaOH，故生成難溶性碳酸鹽．加熱W可得試劑1與試劑2，中學常見W為CaCO₃．故試劑2為CaO．
所以由Na₂CO₃制備小蘇打和燒堿的化學方程式為：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；Na₂CO₃+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓．   
故答案為：Na₂CO₃+CO₂+H₂O═2NaHCO₃；Na₂CO3+CaO+H₂O═2NaOH+CaCO₃↓．
（3）3.32g天然堿樣品加熱收集到0.112L（標況）CO₂和0.45g H₂O，由2NaHCO₃

△  .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O可知，NaHCO₃分解生成0.112L（標況）CO₂，物質的量為

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，所以3.32g天然堿中NaHCO₃的物質的量為0.01mol，NaHCO₃分解生成的水的物質的量為0.005mol，NaHCO₃分解生成的Na₂CO₃的物質的量為0.005mol；
0.45g H₂O是NaHCO₃分解生成的水與原晶體中含有的結晶水，0.45g物質的量為

0.45g

18g/mol

=0.025mol，所以3.32g天然堿中含有結晶水為0.025mol-0.005mol=0.02mol；
將所得固體于足量稀鹽酸中又收集到0.56L（標況）CO₂氣體，物質的量為

0.56L

22.4L/mol

=0.025mol，根據碳元素守恒可知，3.32g天然堿中Na₂CO₃物質的量為0.025mol-0.005mol=0.02mol．
所以天然堿晶體中n（Na₂CO₃）：n（NaHCO₃）：n（H₂O）=0.02 mol：0.01 mol：0.02 mol=1：2：1．
所以該天然堿晶體化學式為2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O．
故答案為：2Na₂CO₃?NaHCO₃?2H₂O．

點評：以天然堿制備小蘇打和燒堿為載體，考查學生對實驗制備原理的理解、鹽類水解、元素化合物性質、化學計算等，難度中等，理解制備原理是解題關鍵．注意制備燒堿的反應不要寫出氫氧化鈣與碳酸鈉反應．