Question

某校化學研究性學習小組利用下面所提供的儀器裝置和藥品制取NaHCO₃溶液，設計如下實驗。實驗室提供的藥品、儀器裝置如下：
藥品：①2% NaOH溶液  ②稀HCl  ③稀H₂SO₄  ④飽和KHCO₃溶液  ⑤濃H₂SO₄  ⑥CaCO₃固體  ⑦K₂CO₃粉末
儀器裝置（如圖所示）：

請根據題目要求完成下列問題：
（1）請按下表要求，填寫選擇的裝置和藥品。

分項 內容	CO2發生裝置（隨開隨用，隨關隨停）（X）	除雜洗氣裝置（Y）	制備產品裝置（Z）
選擇的裝置（填序號）			c
選擇的藥品（填序號）			①

(2)如何檢驗所選擇的CO₂發生裝置（X）的氣密性，請寫出主要操作過程：_________________。
（3）將裝置按X、Y、Z順序連接并檢查氣密性后，當加入藥品實驗時，X裝置中發生化學反應的離子方程式為________________________，Y裝置中除去的雜質為_____________。
（4）常溫下，向Z裝置的NaOH溶液中通入過量CO₂氣體，其目的是____________________。
（5）若要保證Z裝置中不析出晶體（不考慮過飽和溶液問題），NaOH溶液最大濃度不能超過_______________%（質量分數）。
附：有關物質在常溫（25 ℃）時的溶解度

化學式	Na2CO3	NaHCO3	NaOH	NaCl	Na2SO4
溶解度（g/100 g H2O）	21.3	9.60	107	35.8	19.4

Answer 1

(1)f  ②⑥  b  ④
(2)方案1：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果干燥管內外液面有一定高度差，說明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現一段水柱，說明裝置的氣密性良好（其他方案合理均給分）
（3）CaCO₃+2H⁺====Ca²⁺+CO₂↑+H₂O  HCl
(4)使溶液中的NaOH完全轉化為NaHCO₃
(5)4.37

要達到實驗目的，應該先用能隨開隨用、隨關隨停的類啟普發生器原理的裝置f制取CO₂氣體，然后再通過盛有飽和KHCO₃溶液的b裝置以除去CO₂中混有的HCl（原理是:KHCO₃+HCl====KCl+CO₂↑+H₂O），最后再將足量的CO₂通入稀NaOH溶液中即可（原理是：CO₂+NaOH====NaHCO₃）。NaOH溶液最大濃度是指通過量CO₂后剛好得到NaHCO₃的飽和溶液。假設NaHCO₃的飽和溶液中含100 g水，則由提供數據可知，此時溶液中NaHCO₃的質量為9.60 g，據反應CO₂+NaOH====NaHCO₃可求得NaOH的質量為：="4.57" g，所以,NaOH溶液最大濃度w(NaOH)=×100%=4.37%。