Question

11．工業燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得，但工業燒堿中常含有雜質碳酸鈉．某科學學習小組同學圍繞工業燒堿樣品純度測定問題，展開了討論與探究．
【原理思路】利用Na₂CO₃與稀H₂SO₄反應產生CO₂，通過CO₂質量的測定，確定樣品中碳酸鈉的質量，從而計算
樣品純度．
【實驗方案】小科同學根據以上思路，設計了如圖甲的實驗方案（固定裝置省略）．裝置中，儀器A的名稱錐形瓶．
【交流討論】小明認為圖甲實驗方案的設計有缺陷，若按該方案進行測定會導致難以避免的誤差．你認為下列哪些因素會導致難以避免的誤差②③④（填序號）．
①加入的稀硫酸量不足           ②裝置內空氣中的CO₂沒有排出
③反應產生的CO₂未被完全吸收    ④干燥管與空氣直接相通
【方案改進】為減少誤差，使CO₂質量的測定更準確，該小組同學根據以上討論，對圖甲方案進行改進，設計了如圖乙的實驗方案（固定裝置省略）．
圖乙B裝置中樣品在與稀硫酸反應前和停止反應后，都要通過量的空氣，反應前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是關閉c、打開a、b．
【數據分析】若撤去圖乙中的C裝置，則測得工業燒堿的純度將偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
【拓展提高】已知Na₂CO₃溶液與稀硫酸反應先生成NaHCO₃，當Na₂CO₃全部轉化為NaHCO₃后，生成的NaHCO₃能繼續與稀硫酸反應生成CO₂．
現向樣品中加一定量的稀硫酸，反應后產生無色氣體并得到X溶液．請分析推斷反應后所得X溶液的溶質，其所有的可能組成Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

Answer 1

分析 要熟悉各種儀器的名稱和用途；
加入稀硫酸的量可以通過分液漏斗控制，裝置中的空氣、反應產生的CO₂是否被完全吸收、干燥管是否與空氣直接相通都能夠影響實驗結果；
改進后的裝置中，氫氧化鈉溶液可以除去空氣中的二氧化碳，濃硫酸可以除去水，干燥管中的堿石灰可以防止空氣中的二氧化碳和水進入U型管；
根據加入稀硫酸的量可以確定反應后所得X溶液中的溶質．

解答 解：【實驗方案】
儀器A的名稱是錐形瓶．
故填：錐形瓶．
【交流討論】
加入的稀硫酸量不足時，可以繼續加入，而裝置內空氣中的CO₂沒有排出、反應產生的CO₂未被完全吸收、干燥管與空氣直接相通等因素會導致難以避免的誤差．
故填：②③④．
【方案改進】
反應前通空氣時，關閉c、打開a、b，可以把B、C裝置中的二氧化碳排出，使實驗結果更準確．
故填：關閉c、打開a、b．
【數據分析】
若撤去圖乙中的C裝置，水和二氧化碳同時被D裝置中的堿石灰吸收，使計算出的碳酸鈉結果偏大，從而導致氫氧化鈉的含量偏低．
故填：偏低．
【拓展提高】
向樣品中加一定量的稀硫酸，反應后產生無色氣體，說明稀硫酸和氫氧化鈉完全反應后，剩余的稀硫酸和碳酸鈉完全反應后仍然有剩余，不然就不會生成二氧化碳了．
當稀硫酸過量時，X中的溶質是硫酸鈉和硫酸；
當硫酸適量時，和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉，和碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸氫鈉，稀硫酸再和碳酸氫鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，X中的溶質是硫酸鈉；
當稀硫酸不足時，和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉，和碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸氫鈉，再和部分碳酸氫鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，X中的溶質是硫酸鈉和碳酸氫鈉．
故填：Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

點評 本題主要考查了實驗裝置的設計和物質的推斷等方面的知識，比較難，既是考試的重點，又是考試的難點．