题目内容

11．工业烧碱中常含有杂质碳酸钠．某学习小组的同学围绕工业烧碱样品纯度测定的问题，展开了讨论与探究．

【原理思路】利用Na2CO3与稀硫酸反应产生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，其中浓硫酸的作用是干燥CO2气体．
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．你认为哪些
因素会导致难以避免的误差（写三点）
装置内空气中的CO2没有预先排出；反应产生的CO2未被完全吸收；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．图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通入过量的空气，反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是打开a和b，关闭c．通入空气时，A中反应化学方程式为2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O．滴入稀硫酸时，B中发生了中和反应的化学方程式为H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O．
【数据分析】若撤去图乙中的E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和Na2SO4，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①Na2SO4；②Na2SO4、NaHCO3；③Na2SO4、H2SO4．

分析 【实验方案】浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性．
【交流讨论】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】若撤去图2中的E装置，空气中的二氧化碳、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】实验中浓硫酸的作用是干燥CO2气体．
【交流讨论】装置内空气中的CO2没有排出，会导致碳酸钠的质量偏高，从而导致测量的工业烧碱的纯度偏低；
反应产生的CO2未被完全吸收，会导致碳酸钠的质量偏低，从而导致测量的工业烧碱的纯度偏高；
干燥管与空气直接相通时，碱石灰能够吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，会导致碳酸钠的质量偏高，从而导致测量的工业烧碱的纯度偏低．
【方案改进】反应前通空气的作用是用不含二氧化碳的空气将装置内的空气排净，反应停止后通空气的作用是把产生的二氧化碳全部排出并吸收；反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是打开弹簧夹a和b，关闭c，这样才能把含二氧化碳的空气全部排净．反应前通空气时，关闭c、打开a、b，可以把装置中的二氧化碳排出装置，避免被碱石灰吸收．故填：关闭c、打开a、b．
A中氢氧化钠可以与二氧化碳反应，化学方程式为2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；硫酸与氢氧化钠发生中和反应，化学方程式为H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O．
【数据分析】若撤去图2中的E装置，空气中的二氧化碳、水蒸气会进入碱石灰中，并且被吸收，如果没有装置E则会使D装置中吸收的物质偏大，而使测量结果偏低会导致计算的碳酸钠质量偏高，从而导致计算出的工业烧碱的纯度偏低．
【拓展提高】硫酸和碳酸钠反应生成了硫酸钠、水和二氧化碳，若硫酸和碳酸钠恰好完全反应则生成的溶液中的溶质为硫酸钠；若硫酸过量，则得到溶液溶质为硫酸钠和硫酸，若硫酸的量不足，则得到溶液含有的溶质为硫酸钠和碳酸氢钠．
故答案为：【实验方案】干燥CO2气体（或吸收CO2气体中的水蒸气）．
【交流讨论】装置内空气中的CO2没有预先排出；反应产生的CO2未被完全吸收；干燥管与空气直接相通．
【方案改进】打开a和b，关闭c；2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O．
【数据分析】偏低
【拓展提高】①Na2SO4；②Na2SO4、NaHCO3；③Na2SO4、H2SO4．

点评 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，弄清个装置的作用；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．

练习册系列答案
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3．通过一年的化学学习，你已经掌握了实验室制取气体的有关规律和相关性质．请结合图甲、乙提供的一些实验装置回答问题：

（1）图中仪器b的名称是锥形瓶．
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（3）小佳同学查阅资料得到制取硫化氢气体的如下信息，请回答下列问题：
气体实验药品反应条件气体的性质
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制取硫化氢气体应选择图中的装置B，你认为可选择收集硫化氢气体的装置最好是F（填序号），原因是吸收硫化氢气体，防止污染空气．
（4）图乙装置中容器Ⅰ、Ⅱ都盛等体积CO2，分别用注射器向两个容器中注入等量的水和NaOH溶液，观察到U形管中右边液面上升（或U形管中左边液面下降）现象，说明CO2能与NaOH溶液发生反应．
20．某粉末状混合物试样，是由下列六种物质中的几种等质量组成：①NaCl；②Na2SO4；③Na2CO3；④CuSO4（无水）；⑤KCl；⑥CaCl2．为了要确定该粉末试样的成份，小王自己设计了一组检验方案：
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实验二：在溶液X中加稀盐酸，观察到有气泡产生，直至不再冒气泡后得无色透明溶Y
实验三：在溶液Y中，滴加BaCl2溶液，有白色沉淀产生
实验四：继续滴加BaCl2溶液至足量，过滤分离出白色沉淀，得无色透明滤液Z
实验五：在滤液Z中，滴入AgNO3溶液，观察到白色沉淀，加入稀硝酸，沉淀不溶解
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2．（1）用化学符号表示：①4个硫酸根离子4SO42-；②氩气Ar；③液态氯Cl2；④硝酸亚铁Fe（NO3）2；
（2）指出下列符号中“2”所表示的意义．
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