Question

工業燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得，但工業燒堿中常含有雜質碳酸鈉．某科學學習小組同學圍繞工業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反應產生CO₂，通過CO₂質量的測定，確定樣品中碳酸鈉的質量，從而計算
樣品純度．
【實驗方案】小科同學根據以上思路，設計了如圖甲的實驗方案（固定裝置省略），圖中儀器A的名稱是______．
【交流討論】小明認為圖甲實驗方案的設計有缺陷，若按該方案進行測定會導致難以避免的誤差．你認為下列哪些因素會導致難以避免的誤差______（填序號）．
①加入的稀硫酸量不足②裝置內空氣中的CO₂沒有排出
③反應產生的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質量的測定更準確，該小組同學根據以上討論，對圖甲方案進行改進，設計了如圖乙的實驗方案（固定裝置省略）．

圖乙B裝置中樣品在與稀硫酸反應前和停止反應后，都要通過量的空氣，反應前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是______．
【數據分析】若撤去圖乙中的C裝置，則測得工業燒堿的純度將______（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先生成碳酸氫鈉和硫酸鈉，當碳酸鈉全部轉化為碳酸氫鈉后，生成的碳酸氫鈉能繼續與稀硫酸反應生成______．
現向樣品中加一定量的稀硫酸，反應后產生無色氣體并得到X溶液．請分析推斷反應后所得X溶液的溶質，其所有的可能組成______．

Answer 1

【實驗方案】儀器A的名稱是錐形瓶，常用作反應容器．故填：錐形瓶．
【交流討論】甲裝置存在明顯的缺陷：
裝置內空氣中的CO₂沒有排出，會導致碳酸鈉的質量偏高，從而導致測量的工業燒堿的純度偏低；
反應產生的CO₂未被完全吸收，會導致碳酸鈉的質量偏低，從而導致測量的工業燒堿的純度偏高；
干燥管與空氣直接相通時，堿石灰能夠吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，會導致碳酸鈉的質量偏高，從而導致測量的工業燒堿的純度偏低．
故填：②③④．
【方案改進】反應前通空氣的作用是用不含二氧化碳的空氣將裝置內的空氣排凈，反應停止后通空氣的作用是把產生的二氧化碳全部排出并吸收；反應前通空氣時a、b、c三個彈簧夾的控制方法是打開彈簧夾a和b，關閉c，這樣才能把含二氧化碳的空氣全部排凈．反應前通空氣時，關閉c、打開a、b，可以把裝置中的二氧化碳排出裝置，避免被堿石灰吸收．故填：關閉c、打開a、b．
【數據分析】C裝置的作用是干燥二氧化碳；反應生成的氣體在逸出的過程中要帶出一部分水蒸氣．水蒸氣會進入堿石灰中，并且被吸收，如果沒有裝置C則會使D裝置中吸收的物質偏大，而使測量結果偏低會導致計算的碳酸鈉質量偏高，從而導致計算出的工業燒堿的純度偏低．
故填：干燥二氧化碳；偏低．
【拓展提高】
向樣品中加一定量的稀硫酸，反應后產生無色氣體，說明稀硫酸和氫氧化鈉完全反應后，剩余的稀硫酸和碳酸鈉完全反應后仍然有剩余，不然就不會生成二氧化碳了．
①當稀硫酸過量時，X中的溶質是硫酸鈉和硫酸；
②當硫酸適量時，和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉，和碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸氫鈉，再和碳酸氫鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，X中的溶質是硫酸鈉；
③當稀硫酸不足時，和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉，和碳酸鈉反應生成硫酸鈉和碳酸氫鈉，再和部分碳酸氫鈉反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳，X中的溶質是硫酸鈉和碳酸氫鈉．
故填：Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．
故答案為：
【實驗方案】錐形瓶；
【交流討論】②③④；
【方案改進】關閉c、打開a、b；
【數據分析】偏低．
【拓展提高】CO₂． Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．