Question

【題目】某校化學研究性學習小組利用下面所提供的儀器裝置和藥品制取NaHCO3溶液，設計如下實驗．實驗室提供的藥品、儀器裝置如下：藥品：①2% NaOH溶液 ②稀HCl ③稀H2SO4 ④飽和KHCO3溶液 ⑤濃H2SO4 ⑥CaCO3固體 ⑦K2CO3粉末
儀器裝置（如圖所示）：

請根據題目要求完成下列問題：
（1）請按下表要求，填寫選擇的裝置和藥品．

分項 內容	CO2發生裝置（隨開隨用，隨關隨停）（X）	除雜洗氣裝置（Y）	制備產品裝置（Z）
選擇的裝置（填序號）			c
選擇的藥品（填序號）			①

（2）如何檢驗所選擇的CO2發生裝置（X）的氣密性，請寫出主要操作過程： ．
（3）將裝置按X、Y、Z順序連接并檢查氣密性后，當加入藥品實驗時，X裝置中發生化學反應的離子方程式為 ， Y裝置中除去的雜質為 ．
（4）常溫下，向Z裝置的NaOH溶液中通入過量CO2氣體，其目的是 ．
（5）若要保證Z裝置中不析出晶體（不考慮過飽和溶液問題），NaOH溶液最大濃度不能超過%（質量分數）．附：有關物質在常溫（25℃）時的溶解度

化學式	Na2CO3	NaHCO3	NaOH	NaCl	Na2SO4
溶解度（g/100g H2O）	21.3	9.60	107	35.8	19.4

Answer 1

【答案】
（1）f；b；②⑥；④
（2）方案1：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果干燥管內外液面有一定高度差，說明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現一段水柱，說明裝置的氣密性良好
（3）CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O；HCl
（4）使溶液中的NaOH完全轉化為NaHCO3
（5）4.37
【解析】解：（1）裝置f在制取氣體時打開開關，由于裝置內外壓強相等，液體藥品會從下端的管進入裝置內，與裝置內固體接觸，反應開始，當關閉開關后，由于產生的氣體不能排出，試管內氣體壓強越來越大，把液體從下端的管口壓出，是液體與固體分離，反應停止，所以可以做到隨開隨用隨關隨停，所以用裝置f制取CO2氣體，然后再通過盛有飽和KHCO3溶液的b裝置以除去CO2中混有的HCl（原理是：KHCO3+HCl═KCl+CO2↑+H2O），最后再將足量的CO2通入稀NaOH溶液中即可（原理是：CO2+NaOH═NaHCO3），所以答案是：

分項 內容	CO2發生裝置（隨開隨用，隨關隨停）（X）	除雜洗氣裝置（Y）	制備產品裝置（Z）
選擇的裝置（填序號）	f	b	c
選擇的藥品（填序號）	②⑥	④	①

2）檢驗裝置f的氣密性，方案1：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果干燥管內外液面有一定高度差，說明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現一段水柱，說明裝置的氣密性良好，所以答案是：方案1：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果干燥管內外液面有一定高度差，說明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現一段水柱，說明裝置的氣密性良好；（3）碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、水、二氧化碳，所以裝置f中發生化學反應的離子方程式為：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，氯化氫易揮發，Y裝置中除去的雜質為氯化氫，所以答案是：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O；HCl；（4）少量二氧化碳和氫氧化鈉反應：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O，過量二氧化碳和氫氧化鈉反應CO2+NaOH═NaHCO3 ， 常溫下，向Z裝置的NaOH溶液中通入過量CO2氣體，其目的是使溶液中的NaOH完全轉化為NaHCO3 ， 所以答案是：使溶液中的NaOH完全轉化為NaHCO3；（5）假設NaHCO3的飽和溶液中含100 g水，則由提供數據可知，此時溶液中NaHCO3的質量為9.60 g，據反應CO2+NaOH═NaHCO3可求得NaOH的質量為： =4.57 g，所以，NaOH溶液最大濃度w（NaOH）= ×100%=4.37%，
所以答案是：4.37．