问题标题:
【工业烧碱具有较好的杀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】
问题描述:
工业烧碱具有较好的杀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),图中仪器A的名称是______.
【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】已知碳酸钠溶液与稀硫酸反应先生成碳酸氢钠和硫酸钠,当碳酸钠全部转化为碳酸氢钠后,生成的碳酸氢钠能继续与稀硫酸反应生成______.
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______.
樊钢回答:
【实验方案】仪器A的名称是锥形瓶,常用作反应容器.故填:锥形瓶.
【交流讨论】甲装置存在明显的缺陷:
装置内空气中的CO2没有排出,会导致碳酸钠的质量偏高,从而导致测量的工业烧碱的纯度偏低;
反应产生的CO2未被完全吸收,会导致碳酸钠的质量偏低,从而导致测量的工业烧碱的纯度偏高;
干燥管与空气直接相通时,碱石灰能够吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,会导致碳酸钠的质量偏高,从而导致测量的工业烧碱的纯度偏低.
故填:②③④.
【方案改进】反应前通空气的作用是用不含二氧化碳的空气将装置内的空气排净,反应停止后通空气的作用是把产生的二氧化碳全部排出并吸收;反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是打开弹簧夹a和b,关闭c,这样才能把含二氧化碳的空气全部排净.反应前通空气时,关闭c、打开a、b,可以把装置中的二氧化碳排出装置,避免被碱石灰吸收.故填:关闭c、打开a、b.
【数据分析】C装置的作用是干燥二氧化碳;反应生成的气体在逸出的过程中要带出一部分水蒸气.水蒸气会进入碱石灰中,并且被吸收,如果没有装置C则会使D装置中吸收的物质偏大,而使测量结果偏低会导致计算的碳酸钠质量偏高,从而导致计算出的工业烧碱的纯度偏低.
故填:干燥二氧化碳;偏低.
【拓展提高】
向样品中加一定量的稀硫酸,反应后产生无色气体,说明稀硫酸和氢氧化钠完全反应后,剩余的稀硫酸和碳酸钠完全反应后仍然有剩余,不然就不会生成二氧化碳了.
①当稀硫酸过量时,X中的溶质是硫酸钠和硫酸;
②当硫酸适量时,和氢氧化钠反应生成硫酸钠,和碳酸钠反应生成硫酸钠和碳酸氢钠,再和碳酸氢钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,X中的溶质是硫酸钠;
③当稀硫酸不足时,和氢氧化钠反应生成硫酸钠,和碳酸钠反应生成硫酸钠和碳酸氢钠,再和部分碳酸氢钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳,X中的溶质是硫酸钠和碳酸氢钠.
故填:Na2SO4和H2SO4;Na2SO4;Na2SO4和NaHCO3.
故答案为:
【实验方案】锥形瓶;
【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】CO2. Na2SO4和H2SO4;Na2SO4;Na2SO4和NaHCO3.
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