Question

11．工业烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠．某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究．
【原理思路】利用Na₂CO₃与稀H₂SO₄反应产生CO₂，通过CO₂质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算
样品纯度．
【实验方案】小科同学根据以上思路，设计了如图甲的实验方案（固定装置省略）．装置中，仪器A的名称锥形瓶．
【交流讨论】小明认为图甲实验方案的设计有缺陷，若按该方案进行测定会导致难以避免的误差．你认为下列哪些因素会导致难以避免的误差②③④（填序号）．
①加入的稀硫酸量不足           ②装置内空气中的CO₂没有排出
③反应产生的CO₂未被完全吸收    ④干燥管与空气直接相通
【方案改进】为减少误差，使CO₂质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对图甲方案进行改进，设计了如图乙的实验方案（固定装置省略）．
图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气，反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是关闭c、打开a、b．
【数据分析】若撤去图乙中的C装置，则测得工业烧碱的纯度将偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
【拓展提高】已知Na₂CO₃溶液与稀硫酸反应先生成NaHCO₃，当Na₂CO₃全部转化为NaHCO₃后，生成的NaHCO₃能继续与稀硫酸反应生成CO₂．
现向样品中加一定量的稀硫酸，反应后产生无色气体并得到X溶液．请分析推断反应后所得X溶液的溶质，其所有的可能组成Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

Answer 1

分析 要熟悉各种仪器的名称和用途；
加入稀硫酸的量可以通过分液漏斗控制，装置中的空气、反应产生的CO₂是否被完全吸收、干燥管是否与空气直接相通都能够影响实验结果；
改进后的装置中，氢氧化钠溶液可以除去空气中的二氧化碳，浓硫酸可以除去水，干燥管中的碱石灰可以防止空气中的二氧化碳和水进入U型管；
根据加入稀硫酸的量可以确定反应后所得X溶液中的溶质．

解答 解：【实验方案】
仪器A的名称是锥形瓶．
故填：锥形瓶．
【交流讨论】
加入的稀硫酸量不足时，可以继续加入，而装置内空气中的CO₂没有排出、反应产生的CO₂未被完全吸收、干燥管与空气直接相通等因素会导致难以避免的误差．
故填：②③④．
【方案改进】
反应前通空气时，关闭c、打开a、b，可以把B、C装置中的二氧化碳排出，使实验结果更准确．
故填：关闭c、打开a、b．
【数据分析】
若撤去图乙中的C装置，水和二氧化碳同时被D装置中的碱石灰吸收，使计算出的碳酸钠结果偏大，从而导致氢氧化钠的含量偏低．
故填：偏低．
【拓展提高】
向样品中加一定量的稀硫酸，反应后产生无色气体，说明稀硫酸和氢氧化钠完全反应后，剩余的稀硫酸和碳酸钠完全反应后仍然有剩余，不然就不会生成二氧化碳了．
当稀硫酸过量时，X中的溶质是硫酸钠和硫酸；
当硫酸适量时，和氢氧化钠反应生成硫酸钠，和碳酸钠反应生成硫酸钠和碳酸氢钠，稀硫酸再和碳酸氢钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，X中的溶质是硫酸钠；
当稀硫酸不足时，和氢氧化钠反应生成硫酸钠，和碳酸钠反应生成硫酸钠和碳酸氢钠，再和部分碳酸氢钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，X中的溶质是硫酸钠和碳酸氢钠．
故填：Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

点评 本题主要考查了实验装置的设计和物质的推断等方面的知识，比较难，既是考试的重点，又是考试的难点．