Question

4．工業(yè)燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價(jià)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(jì)算樣品純度．
[實(shí)驗(yàn)方案]小科同學(xué)根據(jù)以上思路，設(shè)計(jì)了如圖甲的實(shí)驗(yàn)方案（固定裝置省略）．儀器A的名稱錐形瓶．
[交流討論]小明認(rèn)為圖甲實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)有缺陷，若按該方案進(jìn)行測定會導(dǎo)致一些差錯．你認(rèn)為下列哪些因素會導(dǎo)致差錯②③④（填序號）．
①加入的稀硫酸量不足  
②裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排除
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(jìn)]為避免差錯，使CO₂質(zhì)量的測定更準(zhǔn)確，該小組同學(xué)根據(jù)以上討論，對圖甲方案進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn)方案（固定裝置省略）．
圖乙B裝置中樣品在與稀硫酸反應(yīng)前后和停止反應(yīng)后，都要通過過量的空氣，反應(yīng)前通空氣時(shí)a、b、c三個(gè)彈簧夾的控制方法是關(guān)閉c、打開a、b．
[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溶液與稀硫酸反應(yīng)先生成NaHCO₃；當(dāng)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Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

Answer 1

分析 要熟悉各種儀器的名稱和用途；
加入稀硫酸的量可以通過分液漏斗控制，裝置中的空氣、反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂是否被完全吸收、干燥管是否與空氣直接相通都能夠影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
改進(jìn)后的裝置中，氫氧化鈉溶液可以除去空氣中的二氧化碳，濃硫酸可以除去水，干燥管中的堿石灰可以防止空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入U(xiǎn)型管；
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(shí)驗(yàn)方案】
儀器A的名稱是錐形瓶．
故填：錐形瓶．
【交流討論】
加入的稀硫酸量不足時(shí)，可以繼續(xù)加入，而裝置內(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因素會導(dǎo)致難以避免的誤差．
故填：②③④．
【方案改進(jìn)】
反應(yīng)前通空氣時(shí)，關(guān)閉c、打開a、b，可以把B、C裝置中的二氧化碳排出，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確．
故填：關(guān)閉c、打開a、b．
【數(shù)據(jù)分析】
若撤去圖乙中的C裝置，水和二氧化碳同時(shí)被D裝置中的堿石灰吸收，使計(jì)算出的碳酸鈉結(jié)果偏大，從而導(dǎo)致氫氧化鈉的含量偏低．
故填：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(dāng)稀硫酸過量時(shí)，X中的溶質(zhì)是硫酸鈉和硫酸；
當(dāng)硫酸適量時(shí)，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(dāng)稀硫酸不足時(shí)，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．
故填：Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

點(diǎn)評 本題主要考查了實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和物質(zhì)的推斷等方面的知識，比較難，既是考試的重點(diǎn)，又是考試的難點(diǎn)．