Question

2．工業(yè)燒堿具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得，但工業(yè)燒堿中常含有雜質(zhì)碳酸鈉．某科學學習小組同學圍繞工業(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反應產(chǎn)生CO₂，寫出該反應的方程式Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；通過CO₂質(zhì)量的測定，確定樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，從而計算樣品純度．
【實驗方案】小科同學根據(jù)以上思路，設計了如圖甲的實驗方案（固定裝置省略）．
【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沒有排出
③反應產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收①干燥管與空氣直接相通
【方案改進】為減少誤差，使CO₂質(zhì)量的測定更準確，該小組同學根據(jù)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打開a、b，關閉c．
【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溶液滴加稀硫酸并不斷振蕩，先生成NaHCO₃，當Na₂CO₃全部轉(zhuǎn)化為NaHCO₃后，生成的NaHCO₃能繼續(xù)與稀硫酸反應生成CO₂．現(xiàn)向樣品中加一定量的稀硫酸，反應后產(chǎn)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(zhì)，其所有的可能組成為Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

Answer 1

分析 【原理思路】
碳酸鈉和稀硫酸反應生成硫酸鈉、水和二氧化碳；
【交流討論】
加入的稀硫酸量不足，則會使反應不完全，生成二氧化碳的質(zhì)量偏低；此誤差可能過繼續(xù)加入硫酸彌補；
裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出，會使測得的二氧化碳的質(zhì)量偏低；
反應產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收，會使沒得的二氧化碳的質(zhì)量偏低；
干燥管與空氣直接相通，會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳氣體．造成測得的質(zhì)量偏高；
【拓展提高】
如加入的硫酸不足以使生成的NaHCO₃完全反應，溶液中的溶質(zhì)應為：Na₂SO₄和NaHCO₃；
如加入的硫酸恰好使生成的NaHCO₃完全反應，溶液中的溶質(zhì)應為：Na₂SO₄；
如加入的硫酸使生成的NaHCO₃完全反應，且過量，溶液中的溶質(zhì)應為：Na₂SO₄和H₂SO₄．

解答 解：【原理思路】
碳酸鈉和稀硫酸反應的化學方程式為：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
故填：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
【交流討論】
加入的稀硫酸量不足，則會使反應不完全，生成二氧化碳的質(zhì)量偏低；此誤差可能過繼續(xù)加入硫酸彌補；
裝置內(nèi)空氣中的CO₂沒有排出，會使測得的二氧化碳的質(zhì)量偏低；
反應產(chǎn)生的CO₂未被完全吸收，會使沒得的二氧化碳的質(zhì)量偏低；
干燥管與空氣直接相通，會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳氣體．造成測得的質(zhì)量偏高；
由分析可知，②③④會導致難以避免的誤差．
故填：②③④．
【方案改進】
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打開a、b，關閉c．
故填：打開a、b，關閉c．
【數(shù)據(jù)分析】
若撤去圖乙中的C裝置，會導致測定的碳酸鈉質(zhì)量偏大，從而導致計算的氫氧化鈉質(zhì)量偏小，進一步導致則測得工業(yè)燒堿的純度偏低．
故填：偏低．
【拓展提高】
如加入的硫酸不足以使生成的NaHCO₃完全反應，溶液中的溶質(zhì)應為：Na₂SO₄和NaHCO₃；如加入的硫酸恰好使生成的NaHCO₃完全反應，溶液中的溶質(zhì)應為：Na₂SO₄；如加入的硫酸使生成的NaHCO₃完全反應，且過量，溶液中的溶質(zhì)應為：Na₂SO₄和H₂SO₄．
故填：Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．