Question

【题目】某校化学研究性学习小组利用下面所提供的仪器装置和药品制取NaHCO3溶液，设计如下实验．实验室提供的药品、仪器装置如下：药品：①2% NaOH溶液 ②稀HCl ③稀H2SO4 ④饱和KHCO3溶液 ⑤浓H2SO4 ⑥CaCO3固体 ⑦K2CO3粉末
仪器装置（如图所示）：

请根据题目要求完成下列问题：
（1）请按下表要求，填写选择的装置和药品．

分项 内容	CO2发生装置（随开随用，随关随停）（X）	除杂洗气装置（Y）	制备产品装置（Z）
选择的装置（填序号）			c
选择的药品（填序号）			①

（2）如何检验所选择的CO2发生装置（X）的气密性，请写出主要操作过程： ．
（3）将装置按X、Y、Z顺序连接并检查气密性后，当加入药品实验时，X装置中发生化学反应的离子方程式为 ， Y装置中除去的杂质为 ．
（4）常温下，向Z装置的NaOH溶液中通入过量CO2气体，其目的是 ．
（5）若要保证Z装置中不析出晶体（不考虑过饱和溶液问题），NaOH溶液最大浓度不能超过%（质量分数）．附：有关物质在常温（25℃）时的溶解度

化学式	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：塞紧单孔塞，关闭活塞，在烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中，如果干燥管内外液面有一定高度差，说明装置的气密性良好 方案2：塞紧单孔塞，关闭活塞，在烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中，如果用手捂住干燥管，管口处出现少量气泡，松手后，干燥管下端管口处出现一段水柱，说明装置的气密性良好
（3）CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O；HCl
（4）使溶液中的NaOH完全转化为NaHCO3
（5）4.37
【解析】解：（1）装置f在制取气体时打开开关，由于装置内外压强相等，液体药品会从下端的管进入装置内，与装置内固体接触，反应开始，当关闭开关后，由于产生的气体不能排出，试管内气体压强越来越大，把液体从下端的管口压出，是液体与固体分离，反应停止，所以可以做到随开随用随关随停，所以用装置f制取CO2气体，然后再通过盛有饱和KHCO3溶液的b装置以除去CO2中混有的HCl（原理是：KHCO3+HCl═KCl+CO2↑+H2O），最后再将足量的CO2通入稀NaOH溶液中即可（原理是：CO2+NaOH═NaHCO3），所以答案是：

分项 内容	CO2发生装置（随开随用，随关随停）（X）	除杂洗气装置（Y）	制备产品装置（Z）
选择的装置（填序号）	f	b	c
选择的药品（填序号）	②⑥	④	①

2）检验装置f的气密性，方案1：塞紧单孔塞，关闭活塞，在烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中，如果干燥管内外液面有一定高度差，说明装置的气密性良好 方案2：塞紧单孔塞，关闭活塞，在烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中，如果用手捂住干燥管，管口处出现少量气泡，松手后，干燥管下端管口处出现一段水柱，说明装置的气密性良好，所以答案是：方案1：塞紧单孔塞，关闭活塞，在烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中，如果干燥管内外液面有一定高度差，说明装置的气密性良好 方案2：塞紧单孔塞，关闭活塞，在烧杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸没在水中，如果用手捂住干燥管，管口处出现少量气泡，松手后，干燥管下端管口处出现一段水柱，说明装置的气密性良好；（3）碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水、二氧化碳，所以装置f中发生化学反应的离子方程式为：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，氯化氢易挥发，Y装置中除去的杂质为氯化氢，所以答案是：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O；HCl；（4）少量二氧化碳和氢氧化钠反应：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O，过量二氧化碳和氢氧化钠反应CO2+NaOH═NaHCO3 ， 常温下，向Z装置的NaOH溶液中通入过量CO2气体，其目的是使溶液中的NaOH完全转化为NaHCO3 ， 所以答案是：使溶液中的NaOH完全转化为NaHCO3；（5）假设NaHCO3的饱和溶液中含100 g水，则由提供数据可知，此时溶液中NaHCO3的质量为9.60 g，据反应CO2+NaOH═NaHCO3可求得NaOH的质量为： =4.57 g，所以，NaOH溶液最大浓度w（NaOH）= ×100%=4.37%，
所以答案是：4.37．