Question

8．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)小組同學(xué)圍繞工業(yè)燒堿樣品純度測(cè)定問題，展開了討論與探究．
利用Na₂CO₃與稀H₂SO₄反應(yīng)產(chǎn)生CO₂，通過CO₂質(zhì)量的測(cè)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），圖中儀器A的名稱是錐形瓶．
【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(cè)定會(huì)導(dǎo)致難以避免的誤差．你認(rèn)為下列哪些因素會(huì)導(dǎo)致難以避免的誤差②③④（填序號(hào)）．
①加入的稀硫酸量不足；②裝置內(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(jìn)】為減小誤差，使CO₂質(zhì)量的測(cè)定更準(zhǔn)確，該小組同學(xué)根據(jù)以上討論，對(duì)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)前和停止反應(yīng)后，都要通過量的空氣，反應(yīng)前通空氣時(shí)a、b、c三個(gè)彈簧夾的開閉情況是關(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(cè)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】已知碳酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)先生成碳酸氫鈉和硫酸鈉，當(dāng)碳酸鈉全部轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉后，生成的碳酸氫鈉能繼續(xù)與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉、水和二氧化碳．
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(qǐng)分析推斷反應(yīng)后所得X溶液的溶質(zhì)，其所有的可能組成硫酸鈉或硫酸鈉和硫酸或硫酸鈉和碳酸氫鈉．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)方案】要熟悉各種儀器的名稱、用途和使用方法；
【交流討論】通過分液漏斗可以隨時(shí)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(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
【方案改進(jìn)】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2中的C裝置，水蒸氣會(huì)進(jìn)入堿石灰中，并且被吸收，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
【拓展提高】根據(jù)題給的信息結(jié)合硫酸和碳酸鈉反應(yīng)來完成該題的解答．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)方案】?jī)x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(huì)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】
碳酸氫鈉和硫酸反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鈉、水和二氧化碳；
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(huì)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：硫酸鈉、水和二氧化碳；硫酸鈉或硫酸鈉和硫酸或硫酸鈉和碳酸氫鈉．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)，解答這類題目時(shí)，首先，賞析問題情景，找到實(shí)驗(yàn)探究的反應(yīng)原理；再根據(jù)實(shí)驗(yàn)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．