Question

（8分）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）。

（1）A中發生反應的化學方程式為___________________。
（2）濃硫酸的作用為______。
【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Na₂CO₃溶液滴加稀硫酸并不斷振蕩，先生成NaHCO₃，當Na₂CO₃全部轉化為NaHCO₃后，生成的NaHCO₃能繼續與稀硫酸反應生成CO₂。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，其所有的可能組成為___________________。

Answer 1

（1）Na₂CO₃ + H₂SO₄ ="=" Na₂SO₄ + H₂O +CO₂↑ H₂SO₄+2NaOH==Na₂SO₄+2H₂O（2）吸水      
【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】Na₂SO₄和H₂SO₄；Na₂SO₄；Na₂SO₄和NaHCO₃（寫名稱也對）

解析試題分析：（1硫酸會與樣品中的碳酸鈉、氫氧化鈉分別發生反應。化學方程式為Na₂CO₃ + H₂SO₄ ="=" Na₂SO₄ + H₂O +CO₂↑ H₂SO₄+2NaOH==Na₂SO₄+2H₂O
（2）堿石灰可與二氧化碳反應，也可吸收水。為得到準確的二氧化碳的質量，應先用濃硫酸將水除去。
【交流討論】①加入的稀硫酸量不足，則會使反應不完全，生成二氧化碳的質量偏低；此誤差可能過繼續加入硫酸彌補。②裝置內空氣中的CO₂沒有排出，會使測得的二氧化碳的質量偏低；③反應產生的CO₂未被完全吸收，會使沒得的二氧化碳的質量偏低；④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。造成測得的質量偏高。所以應選②③④。
【方案改進】反應前需要通入過量的空氣將裝置內的二氧化碳氣體排出；且這部分二氧化碳氣體不能與D中的物質反應；所以應關閉c、打開a、b 。
【數據分析】若撤去圖乙中的C裝置，則會有一部分水蒸氣進入D中，使測得的二氧化碳的搟偏大，從而使計算出的碳酸鈉的質量偏大，則燒堿的純度將偏低。
【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，溶液中的溶質應為：Na₂SO₄和H₂SO₄。
考點：科學探究、實驗方案的改進、