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）．
（1）A中发生反应的化学方程式为 ．
（2）浓硫酸的作用为 ．
【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Na2CO3溶液滴加稀硫酸并不断振荡，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，其所有的可能组成为 ．
【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）．
（1）A中发生反应的化学方程式为
（2）浓硫酸的作用为
【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Na2CO3溶液滴加稀硫酸并不断振荡，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，其所有的可能组成为
考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式
专题：科学探究
分析：【实验方案】（1）根据硫酸与氢氧化钠和碳酸钠反应正确书写出化学方程式；
（2）根据浓硫酸的性质解答；
【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】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．
（2）根据浓硫酸的性质解答；
【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】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】（1）A中发生反应的化学方程式为：Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑，H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O；（2）浓硫酸的作用为吸收水分，干燥作用．
【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．故填：②③④．
【方案改进】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；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：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，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．
故答案为：
【实验方案】（1）Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑，H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O；（2）干燥；
【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】Na2SO4和H2SO4；Na2SO4；Na2SO4和NaHCO3．
【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．故填：②③④．
【方案改进】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；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：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，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．
故答案为：
【实验方案】（1）Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑，H2SO4+2NaOH═Na2SO4+2H2O；（2）干燥；
【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】Na2SO4和H2SO4；Na2SO4；Na2SO4和NaHCO3．
点评：实验是化学的重要组成部分，正确的实验操作是得出科学结论的前提条件之一，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为得出正确的结论奠定基础．
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B、 |
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