Question

Na₂CO₃是一種很重要的化學(xué)物質(zhì)，某學(xué)生擬在實驗室中制備Na₂CO₃．下面是他的制備實驗過程：用50mL NaOH溶液吸收CO₂氣體，制備Na₂CO₃溶液．為了防止通入的CO₂氣體過量，生成NaHCO₃，他設(shè)計了如下實驗步驟：
（I）用25mL NaOH溶液吸收過量的CO₂氣體，至CO₂氣體不再溶解；
（Ⅱ）小心煮沸溶液1～2分鐘；
（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，剛通入CO₂時發(fā)生的反應(yīng)化學(xué)方程式為

 

；而后又發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
在（Ⅱ）中煮沸溶液的目的是

 

．
在（Ⅲ）中混合另一半NaOH溶液后發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（2）按該同學(xué)的設(shè)計，第（I）步實驗裝置如圖．
①裝置A使用的試劑是

 

（固體）和

 

溶液；
②裝置B使用的試劑最好是

 

（選擇：水、飽和NaOH溶液、飽和Na₂CO₃溶液、飽和NaHCO₃溶液），作用是

 

，如果不用B裝置，最終得到的Na₂CO₃溶液中可能存在的雜質(zhì)有

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）根據(jù)二氧化碳與氫氧化鈉之間的定量關(guān)系分析判斷反應(yīng)過程中發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)物；在（Ⅱ）中煮沸溶液的目的是趕凈溶液中二氧化碳；在（Ⅲ）中混合另一半NaOH溶液后發(fā)生的反應(yīng)是碳酸氫鈉和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉；
（2）①根據(jù)制備二氧化碳氣體的試劑選擇，反應(yīng)原理是固體碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體；
②根據(jù)氣體的成分及實驗?zāi)康姆治�，二氧化碳中含有氯化氫雜質(zhì)氣體，吸收氯化氫氣體，不能減少二氧化碳氣體的量分析；不用B裝置最后得到的碳酸鈉溶液中會含有氯化鈉，氫氧化鈉等．

解答： 解：（1）氫氧化鈉和過量二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，反應(yīng)過程是二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；繼續(xù)反應(yīng)，二氧化碳和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉溶液，反應(yīng)的離子方程式為：CO₂+CO₃^2-+H₂O=2HCO₃^2-；
故答案為：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，CO₂+CO₃^2-+H₂O=2HCO₃^2-；
在（Ⅱ）中煮沸溶液的目的是趕走溶解在溶液中的CO₂氣體，防止碳酸氫鈉分解，若不先驅(qū)走溶液中溶解的CO₂氣體，步驟（Ⅲ）加入的NaOH將有部分與CO₂反應(yīng)被消耗掉，使NaHCO₃不能完全轉(zhuǎn)化成Na₂CO₃；
故答案為：趕走溶解在溶液中的CO₂氣體，防止碳酸氫鈉分解；
在（Ⅲ）中混合另一半NaOH溶液后發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式是碳酸氫鈉能和氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，反應(yīng)離子方程式為HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O．
故答案為：HCO₃^-+OH^-═CO₃^2-+H₂O
（2）①制備二氧化碳氣體的試劑選擇，反應(yīng)原理是固體碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體，選擇固體為大理石或石灰石，液體為鹽酸；
故答案為：石灰石，鹽酸；
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，溶液的溫度升高，鹽酸具有揮發(fā)性，所以生成的二氧化碳中含有氯化氫氣體，為了除去二氧化碳中的氯化氫氣體又不引進新的雜質(zhì)，用飽和的碳酸氫鈉溶液吸收氯化氫，若去掉裝置B，氯化氫和二氧化碳直接進入氫氧化鈉溶液中，會生成氯化鈉，碳酸鈉，再加入等體積氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉會過量，所以含有的雜質(zhì)主要為NaCl，NaOH
故答案為：飽和的NaHCO₃溶液；吸收二氧化碳氣體中的氯化氫氣體；NaCl，NaOH；

點評：本題考查了鈉的重要化合物的性質(zhì)，要注意的是：除去二氧化碳中的氯化氫氣體不能用飽和的碳酸鈉溶液，雖然氯化氫和碳酸鈉反應(yīng)，但二氧化碳和碳酸鈉反應(yīng)生成，減少了二氧化碳的量，所以不用飽和的碳酸鈉溶液吸收二氧化碳中的氯化氫氣體，題目難度中等．