Question

14．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（写名称也对）．

Answer 1

分析 【实验方案】根据所学知识直接写出仪器的名称；
【交流讨论】根据每一个装置的作用解答；
【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；
【数据分析】根据反应生成的气体在逸出的过程中要带出一部分水蒸气，会对实验结果产生影响解答；
【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】图中所标的仪器的名称为锥形瓶；故填：锥形瓶；
【交流讨论】甲装置存在明显的缺陷　①加入的硫酸不足导致样品中的碳酸钠没有完全参与反应，导致误差的产生，但是可通过加入过量的稀硫酸加以避免；②装置内空气中的CO₂没有排出，影响实验结果；③反应产生的CO₂ 未被全部排出，也就不能完全吸收；④干燥管与空气直接相通，会吸收空气中的二氧化碳，②③④用此装置无法避免误差的产生；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．故填：关闭c、打开a、b；
【数据分析】反应生成的气体在逸出的过程中要带出一部分水蒸气，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，故填：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，故填：Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃（写名称也对）．

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．