题目内容
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），图中仪器A的名称是 ．
【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 （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 ．
【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 （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 ．
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 ．
【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），图中仪器A的名称是
【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
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
【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
【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
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
考点：实验探究物质的组成成分以及含量,气体的净化（除杂）,盐的化学性质
专题：科学探究
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】根据每一个装置的作用解答；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】根据加入稀硫酸的量可以确定反应后所得X溶液中的溶质．
【交流讨论】根据每一个装置的作用解答；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，常用作反应容器．故填：锥形瓶．
【交流讨论】甲装置存在明显的缺陷：
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．
故填：②③④．
【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．
【数据分析】C装置的作用是干燥二氧化碳；反应生成的气体在逸出的过程中要带出一部分水蒸气．水蒸气会进入碱石灰中，并且被吸收，如果没有装置C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．
故填：干燥二氧化碳；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NaHCO3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．
①当稀硫酸过量时，X中的溶质是硫酸钠和硫酸；
②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，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；
③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．
故答案为：
【实验方案】锥形瓶；
【交流讨论】②③④；
【方案改进】关闭c、打开a、b；
【数据分析】偏低．
【拓展提高】CO2． Na2SO4和H2SO4；Na2SO4；Na2SO4和NaHCO3．
【实验方案】仪器A的名称是锥形瓶，常用作反应容器．故填：锥形瓶．
【交流讨论】甲装置存在明显的缺陷：
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．
故填：②③④．
【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．
【数据分析】C装置的作用是干燥二氧化碳；反应生成的气体在逸出的过程中要带出一部分水蒸气．水蒸气会进入碱石灰中，并且被吸收，如果没有装置C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．
故填：干燥二氧化碳；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NaHCO3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．
①当稀硫酸过量时，X中的溶质是硫酸钠和硫酸；
②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，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；
③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．
故答案为：
【实验方案】锥形瓶；
【交流讨论】②③④；
【方案改进】关闭c、打开a、b；
【数据分析】偏低．
【拓展提高】CO2． Na2SO4和H2SO4；Na2SO4；Na2SO4和NaHCO3．
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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