Question

某校化学课外活动小组利用下面所提供的仪器装置和药品制取NaHCO₃溶液，设计如下实验。实验室提供的药品、仪器装置如下：?

药品：①2%NaOH溶液　　②稀HCl　　③稀H₂SO₄　　　④饱和KHCO₃溶液　⑤浓H₂SO₄　　　　　　　　　⑥CaCO₃块状固体　　⑦K₂CO₃粉末?

仪器装置(如图所示)：?

若用X代表制备过程中可随开随用的气体发生装置图，Y代表除杂洗气装置，Z代表制备产品的装置。试按要求回答下列问题：?

(1)制取CO₂气体的发生装置图可选用　　　　；但要使制备过程做到随开随用，只能选用　　　　　　。(填字母编号)?

(2)除杂装置可选用　　　　　(填字母编号)，装置内的试剂应选用　　　　　(填序号)，除去的杂质为　　　　　　　　(填化学式)。?

(3)将装置按X、Y、Z顺序连接并检查气密性后，当加入药品实验时，X装置中发生化学反应的离子方程式为?　　　　?　　　　。?

(4)常温下,向Z装置的NaOH溶液中通入过量CO₂气体,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　;若要保证Z装置中不析出晶体(不考虑过饱和溶液问题),NaOH溶液最大浓度不能超过　　　　　%(质量分数)。(小数点后保留1位有效数字)

附:有关物质在常温(20 ℃)时的溶解度?

化学式	Na2CO3	NaHCO3	NaOH	NaCl	Na2SO4
溶解度(g/100 g)	21.3	9.6	107	35.8	19.4

Answer 1

(1)a、e、f　f　(2)b　④　HCl?

(3)CaCO₃ + 2H⁺ ＝ Ca²⁺ + CO₂↑+ H₂O?

(4)使溶液中的NaOH完全转化为NaHCO₃　4.4?

设：NaHCO₃饱和溶液中，100 g水含有NaHCO₃ 9.6 g，需NaOH的质量为x。?

NaOH ～ NaHCO₃?

  40            84?

    x?      9.6 g?

40/x =84/9.6 g?

X =4.6 g?

故NaOH质量分数不超过4.4%。?

解析：(1)从装置看能用来制CO₂的装置只能为a、e、f，a无开关不能停，e虽有开关但关闭后仍发生反应，故只有f。?

(2)除杂必须要与除杂试剂充分接触，只能用b。试剂用CaCO₃和盐酸，则逸出气体中含HCl。?

(3)为CaCO₃ + 2H⁺ ＝ CO₂↑+ H₂O。?

(4)通过量CO₂气体的目的当然是产生，要保证Z不析出晶体，则根据溶解度，溶液中溶解度最小的为NaHCO₃，故最大值为NaHCO₃形成饱和溶液。?

设水为100 g，则NaHCO₃最大值为9.6 g。?

据原子守恒n(NaOH)=n(NaHCO₃)?

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?

故w(NaOH)≤4.4%。