Question

某學生要用50 mL NaOH溶液和CO₂來制取純Na₂CO₃溶液，已知CO₂氣體在通入NaOH溶液過程中極易生成NaHCO₃，且無明顯現象。
實驗室有下列試劑：①未知濃度的NaOH溶液　②37％的鹽酸　③37％的硫酸　④14％的鹽酸　⑤大理石⑥飽和NaHCO₃溶液
實驗室有下列儀器：量筒，燒杯，橡皮管，玻璃導管，分液漏斗，燒杯，洗氣瓶，酒精燈。
已知下表中各物質在常溫時的溶解度（g/100 g H₂O）

Na2CO3	NaHCO3	NaCl	Na2SO4	NaHSO4	NaOH
15.9	8.4	35	35.5	20	40

小題1:本實驗除了下面圖給的儀器外，還應有：　　　　（儀器安裝補完整）。

小題2:實驗為保證制得Na₂CO₃的純度，應選用的藥品，除①外，還應需要：　　　　。
小題3:簡要敘述實驗步驟，直到制得純碳酸鈉溶液　　　　　　　　　　　　　　。
小題4:根據給出的溶解度表，若保證在配制過程中不會有晶體析出，所用氫氧化鈉溶液中含NaOH的質量分數的最大值是多少（寫出計算步驟和必要的文字說明）？

Answer 1

小題1:洗氣瓶，燒杯，量筒；裝置如下圖所示：

小題2:④⑤⑥
小題3:①取25 mL NaOH溶液通入過量的CO₂氣體，至CO₂不再溶解；
　　②小心煮沸溶液1~2分鐘，排出溶液中溶解的CO₂氣體；
　　③在得到的溶液中加入另一半（25 mL）NaOH溶液，使溶液充分混合即得純的碳酸鈉。
小題4:要保證在配制過程中不會有晶體析出，即100 g水中最多溶解8.4 g NaHCO₃，根據化學方程式：NaOH+CO₂＝NaHCO₃，生成8.4 g NaHCO₃需NaOH固體4 g，NaOH溶液的質量分數最大只能為＝3.85％，所以配制過程中不會有晶體析出，就必須使NaOH溶液的質量分數≤3.85％。

本題要求制得純凈的碳酸鈉，根據題意不能在氫氧化鈉中直接通二氧化碳來制純凈Na₂CO₃，否則不純，因為這樣二氧化碳的量很難控制，若CO₂生成碳酸氫鈉，若CO₂不足則氫氧化鈉反應不完全。所以只有把氫氧化鈉分成兩等份，其中一份通足量的二氧化碳使其完全生成碳酸氫鈉后，再把另一份加入其中讓其完全轉化為碳酸鈉。在制CO₂時應選用較稀的鹽酸，便于控制反應速率和減少HCl的干擾。