Question

10．工業(yè)燒堿具有較好的殺菌消毒作用工業(yè)燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得，但工業(yè)燒堿中常含有雜質(zhì)
碳酸鈉．某科學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)圍繞工業(yè)燒堿樣品純度測定問題，展開了討論與探究．

【原理思路】利用Na₂CO₃與稀H₂SO₄反應(yīng)產(chǎn)生CO₂，通過CO₂質(zhì)量的測定，確定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，從而
計算樣品純度．
【實驗方案】小科同學(xué)根據(jù)以上思路，設(shè)計了如圖甲的實驗方案（固定裝置省略）．裝置中，儀器A的名稱錐形瓶．
交流討論】小明認為圖甲實驗方案的設(shè)計有缺陷，若按該方案進行測定會導(dǎo)致難以避免的誤差．
你認為下列哪些因素會導(dǎo)致難以避免的誤差②③④（填序號）．
①加入的稀硫酸量不足　　　　　　　 �、谘b置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出
③反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收　　　　 ④干燥管與空氣直接相通
方案改進】為減少誤差，使CO₂質(zhì)量的測定更準確，該小組同學(xué)根據(jù)以上討論，對圖甲方案進行改進，設(shè)計了如圖乙的實驗方案（固定裝置省略）．圖乙中A裝置的作用是除去空氣中的二氧化碳；；圖乙中E裝置的作用是避免D裝置中的堿石灰與空氣接觸．圖乙B裝置中樣品在與稀硫酸反應(yīng)前和停止反應(yīng)后，都要通過量的空氣，反應(yīng)前通空氣的作用是把裝置內(nèi)含二氧化碳的空氣排凈；反應(yīng)停止后通空氣的作用是把裝置內(nèi)的二氧化碳全部吸收．反應(yīng)前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是打開彈簧夾a和b，關(guān)閉彈簧夾c．
【數(shù)據(jù)分析】若撤去圖乙中的C裝置，則測得工業(yè)燒堿的純度將偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
【拓展提高】已知Na₂CO₃溶液和稀硫酸反應(yīng)先生成NaHCO₃，當Na₂CO₃全部轉(zhuǎn)化為NaHCO₃后生成的NaHCO₃能繼續(xù)與稀硫酸反應(yīng)生成CO₂．現(xiàn)向樣品中加入一定量的稀硫酸，反應(yīng)后產(chǎn)生無色氣體并得到X溶液．請分析推斷反應(yīng)后所得X溶液的溶質(zhì)，其所有的可能組成情況為Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

Answer 1

分析 【實驗方案】要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法；
【交流討論】根據(jù)每一個裝置的作用解答；通過分液漏斗可以隨時向錐形瓶中加入稀硫酸；裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出，反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收，干燥管與空氣直接相通等都會影響實驗結(jié)果；
【方案改進】樣品在與稀硫酸反應(yīng)前通過量的除去二氧化碳的空氣，是為了把裝置中的二氧化碳排出；停止反應(yīng)后，通過量的除去二氧化碳的空氣，是為了使反應(yīng)生成的二氧化碳全部被堿石灰吸收；
【數(shù)據(jù)分析】濃硫酸具有吸水性，可以用作某些物質(zhì)的干燥劑；
若撤去圖乙中的C裝置，水蒸氣會進入堿石灰中，并且被吸收，會影響實驗結(jié)果．
根據(jù)加入稀硫酸的量可以確定反應(yīng)后所得X溶液中的溶質(zhì)．

解答 解：【實驗方案】：根據(jù)所學(xué)知識直接寫出儀器的名稱；
【交流討論】：甲裝置存在明顯的缺陷　②裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出，影響實驗結(jié)果；③反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂ 未被全部排出，也就不能完全吸收；④干燥管與空氣直接相通，會吸收空氣中的二氧化碳；方案改進：A裝置中盛放的是氫氧化鈉溶液可以吸收空氣中的二氧化碳，E裝置中的堿石灰可避免空氣中的二氧化碳接觸D裝置中的堿石灰； 反應(yīng)前通空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣將裝置內(nèi)的空氣排凈，反應(yīng)停止后通空氣的作用是把產(chǎn)生的二氧化碳全部排出并吸收；反應(yīng)前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是打開彈簧夾a和b，關(guān)閉c，這樣才能把含二氧化碳的空氣全部排凈．
【數(shù)據(jù)分析】：反應(yīng)生成的氣體在逸出的過程中要帶出一部分水蒸氣，如果沒有裝置C則會使D裝置中吸收的物質(zhì)偏大，而使測量結(jié)果偏低．
【拓展提高】
向樣品中加一定量的稀硫酸，反應(yīng)后產(chǎn)生無色氣體，說明稀硫酸和氫氧化鈉完全反應(yīng)后，剩余的稀硫酸和碳酸鈉完全反應(yīng)后仍然有剩余，不然就不會生成二氧化碳了．
當稀硫酸過量時，X中的溶質(zhì)是硫酸鈉和硫酸；
當硫酸適量時，和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉，和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和碳酸氫鈉，稀硫酸再和碳酸氫鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，X中的溶質(zhì)是硫酸鈉；
當稀硫酸不足時，和氫氧化鈉反應(yīng)生成硫酸鈉，和碳酸鈉反應(yīng)生成硫酸鈉和碳酸氫鈉，再和部分碳酸氫鈉反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳，X中的溶質(zhì)是硫酸鈉和碳酸氫鈉．
故答案為：
【實驗方案】錐形瓶；
【交流討論】②③④；
【方案改進】除去空氣中的二氧化碳；避免D裝置中的堿石灰與空氣接觸；把裝置內(nèi)含二氧化碳的空氣排凈；把裝置內(nèi)的二氧化碳全部吸收； 打開彈簧夾a和b，關(guān)閉彈簧夾c；
【數(shù)據(jù)分析】偏低．
【拓展提高】
Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

點評 解答這類題目時，首先，賞析問題情景，找到實驗探究的反應(yīng)原理，弄清個裝置的作用；再根據(jù)實驗的反應(yīng)原理，分析推斷出該物質(zhì)的組成成分，然后得出所要探究的物質(zhì)中該成分的組成．