Question

8．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．
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），图中仪器A的名称是锥形瓶．
【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】为减小误差，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三个弹簧夹的开闭情况是关闭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】已知碳酸钠溶液与稀硫酸反应先生成碳酸氢钠和硫酸钠，当碳酸钠全部转化为碳酸氢钠后，生成的碳酸氢钠能继续与稀硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化碳．
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，其所有的可能组成硫酸钠或硫酸钠和硫酸或硫酸钠和碳酸氢钠．

Answer 1

分析 【实验方案】要熟悉各种仪器的名称、用途和使用方法；
【交流讨论】通过分液漏斗可以随时向锥形瓶中加入稀硫酸；
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都会影响实验结果；
【方案改进】样品在与稀硫酸反应前通过量的除去二氧化碳的空气，是为了把装置中的二氧化碳排出；
停止反应后，通过量的除去二氧化碳的空气，是为了使反应生成的二氧化碳全部被碱石灰吸收；
【数据分析】浓硫酸具有吸水性，可以用作某些物质的干燥剂；若撤去图2中的C装置，水蒸气会进入碱石灰中，并且被吸收，会影响实验结果；
【拓展提高】根据题给的信息结合硫酸和碳酸钠反应来完成该题的解答．

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】
碳酸氢钠和硫酸反应产生硫酸钠、水和二氧化碳；
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：硫酸钠、水和二氧化碳；硫酸钠或硫酸钠和硫酸或硫酸钠和碳酸氢钠．

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，解答这类题目时，首先，赏析问题情景，找到实验探究的反应原理；再根据实验的反应原理，分析推断出该物质的组成成分，然后得出所要探究的物质中该成分的组成．