Question

Na₂CO₃是一种很重要的化学物质，某学生拟在实验室中制备Na₂CO₃．下面是他的制备实验过程：用50mL NaOH溶液吸收CO₂气体，制备Na₂CO₃溶液．为了防止通入的CO₂气体过量，生成NaHCO₃，他设计了如下实验步骤：
（I）用25mL NaOH溶液吸收过量的CO₂气体，至CO₂气体不再溶解；
（Ⅱ）小心煮沸溶液1～2分钟；
（Ⅲ）在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使溶液充分混合．
（1）在（I）中，刚通入CO₂时发生的反应化学方程式为

 

；而后又发生反应的离子方程式为

 

．
在（Ⅱ）中煮沸溶液的目的是

 

．
在（Ⅲ）中混合另一半NaOH溶液后发生的反应的离子方程式是

 

．
（2）按该同学的设计，第（I）步实验装置如图．
①装置A使用的试剂是

 

（固体）和

 

溶液；
②装置B使用的试剂最好是

 

（选择：水、饱和NaOH溶液、饱和Na₂CO₃溶液、饱和NaHCO₃溶液），作用是

 

，如果不用B装置，最终得到的Na₂CO₃溶液中可能存在的杂质有

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）根据二氧化碳与氢氧化钠之间的定量关系分析判断反应过程中发生的反应产物；在（Ⅱ）中煮沸溶液的目的是赶净溶液中二氧化碳；在（Ⅲ）中混合另一半NaOH溶液后发生的反应是碳酸氢钠和氢氧化钠反应生成碳酸钠；
（2）①根据制备二氧化碳气体的试剂选择，反应原理是固体碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳气体；
②根据气体的成分及实验目的分析，二氧化碳中含有氯化氢杂质气体，吸收氯化氢气体，不能减少二氧化碳气体的量分析；不用B装置最后得到的碳酸钠溶液中会含有氯化钠，氢氧化钠等．

解答： 解：（1）氢氧化钠和过量二氧化碳反应生成碳酸氢钠，反应过程是二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠溶液，反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；继续反应，二氧化碳和碳酸钠反应生成碳酸氢钠溶液，反应的离子方程式为：CO₂+CO₃^2-+H₂O=2HCO₃^2-；
故答案为：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，CO₂+CO₃^2-+H₂O=2HCO₃^2-；
在（Ⅱ）中煮沸溶液的目的是赶走溶解在溶液中的CO₂气体，防止碳酸氢钠分解，若不先驱走溶液中溶解的CO₂气体，步骤（Ⅲ）加入的NaOH将有部分与CO₂反应被消耗掉，使NaHCO₃不能完全转化成Na₂CO₃；
故答案为：赶走溶解在溶液中的CO₂气体，防止碳酸氢钠分解；
在（Ⅲ）中混合另一半NaOH溶液后发生的反应的离子方程式是碳酸氢钠能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，反应离子方程式为HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O．
故答案为：HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O
（2）①制备二氧化碳气体的试剂选择，反应原理是固体碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳气体，选择固体为大理石或石灰石，液体为盐酸；
故答案为：石灰石，盐酸；
②该反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度升高，盐酸具有挥发性，所以生成的二氧化碳中含有氯化氢气体，为了除去二氧化碳中的氯化氢气体又不引进新的杂质，用饱和的碳酸氢钠溶液吸收氯化氢，若去掉装置B，氯化氢和二氧化碳直接进入氢氧化钠溶液中，会生成氯化钠，碳酸钠，再加入等体积氢氧化钠溶液，氢氧化钠会过量，所以含有的杂质主要为NaCl，NaOH
故答案为：饱和的NaHCO₃溶液；吸收二氧化碳气体中的氯化氢气体；NaCl，NaOH；

点评：本题考查了钠的重要化合物的性质，要注意的是：除去二氧化碳中的氯化氢气体不能用饱和的碳酸钠溶液，虽然氯化氢和碳酸钠反应，但二氧化碳和碳酸钠反应生成，减少了二氧化碳的量，所以不用饱和的碳酸钠溶液吸收二氧化碳中的氯化氢气体，题目难度中等．