题目

题型：不详难度：来源：

（8分）工业烧碱具有较好的***菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。
【原理思路】利用Na₂CO₃与稀H₂SO₄反应产生CO₂，通过CO₂ 质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算样品纯度。
【实验方案】小科同学根据以上思路，设计了如图甲的实验方案（固定装置省略）。

（1）A中发生反应的化学方程式为___________________。
（2）浓硫酸的作用为______。
【交流讨论】小明认为图甲实验方案的设计有缺陷，若按该方案进行测定会导致难以避免的误差。你认为下列哪些因素会导致难以避免的误差 ___________________（填序号）。
①加入的稀硫酸量不足           ②装置内空气中的CO₂没有排出
③反应产生的CO₂未被完全吸收   ④干燥管与空气直接相通
【方案改进】为减少误差，使CO₂质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对图甲方案进行改进，设计了如图乙的实验方案（固定装置省略）。
图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气，反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是___________________。
【数据分析】若撤去图乙中的C装置，则测得工业烧碱的纯度将___________________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
【拓展提高】已知Na₂CO₃溶液滴加稀硫酸并不断振荡，先生成NaHCO₃，当Na₂CO₃全部转化为NaHCO₃后，生成的NaHCO₃能继续与稀硫酸反应生成CO₂。现向样品中加一定量的稀硫酸，反应后产生无色气体并得到X溶液。请分析推断反应后所得X溶液的溶质，其所有的可能组成为___________________。

答案

（1）Na₂CO₃ + H₂SO₄ ="=" Na₂SO₄ + H₂O +CO₂↑ H₂SO₄+2NaOH==Na₂SO₄+2H₂O（2）吸水      
【交流讨论】 ②③④
【方案改进】关闭c、打开a、b      【数据分析】 偏低
【拓展提高】Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃（写名称也对）

解析

试题分析：（1硫酸会与样品中的碳酸钠、氢氧化钠分别发生反应。化学方程式为Na₂CO₃ + H₂SO₄ ="=" Na₂SO₄ + H₂O +CO₂↑ H₂SO₄+2NaOH==Na₂SO₄+2H₂O
（2）碱石灰可与二氧化碳反应，也可吸收水。为得到准确的二氧化碳的质量，应先用浓硫酸将水除去。
【交流讨论】①加入的稀硫酸量不足，则会使反应不完全，生成二氧化碳的质量偏低；此误差可能过继续加入硫酸弥补。②装置内空气中的CO₂没有排出，会使测得的二氧化碳的质量偏低；③反应产生的CO₂未被完全吸收，会使没得的二氧化碳的质量偏低；④干燥管与空气直接相通，会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳气体。造成测得的质量偏高。所以应选②③④。
【方案改进】反应前需要通入过量的空气将装置内的二氧化碳气体排出；且这部分二氧化碳气体不能与D中的物质反应；所以应关闭c、打开a、b 。
【数据分析】若撤去图乙中的C装置，则会有一部分水蒸气进入D中，使测得的二氧化碳的擀偏大，从而使计算出的碳酸钠的质量偏大，则烧碱的纯度将偏低。
【拓展提高】如加入的硫酸不足以使生成的NaHCO₃完全反应，溶液中的溶质应为：Na₂SO₄和NaHCO₃；如加入的硫酸恰好使生成的NaHCO₃完全反应，溶液中的溶质应为：Na₂SO₄；如加入的硫酸使生成的NaHCO₃完全反应，且过量，溶液中的溶质应为：Na₂SO₄和H₂SO₄。