Question

某学生要用50 mL NaOH溶液和CO₂来制取纯Na₂CO₃溶液，已知CO₂气体在通入NaOH溶液过程中极易生成NaHCO₃，且无明显现象。
实验室有下列试剂：①未知浓度的NaOH溶液　②37％的盐酸　③37％的硫酸　④14％的盐酸　⑤大理石⑥饱和NaHCO₃溶液
实验室有下列仪器：量筒，烧杯，橡皮管，玻璃导管，分液漏斗，烧杯，洗气瓶，酒精灯。
已知下表中各物质在常温时的溶解度（g/100 g H₂O）

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

小题1:本实验除了下面图给的仪器外，还应有：　　　　（仪器安装补完整）。

小题2:实验为保证制得Na₂CO₃的纯度，应选用的药品，除①外，还应需要：　　　　。
小题3:简要叙述实验步骤，直到制得纯碳酸钠溶液　　　　　　　　　　　　　　。
小题4:根据给出的溶解度表，若保证在配制过程中不会有晶体析出，所用氢氧化钠溶液中含NaOH的质量分数的最大值是多少（写出计算步骤和必要的文字说明）？

Answer 1

小题1:洗气瓶，烧杯，量筒；装置如下图所示：

小题2:④⑤⑥
小题3:①取25 mL NaOH溶液通入过量的CO₂气体，至CO₂不再溶解；
　　②小心煮沸溶液1~2分钟，排出溶液中溶解的CO₂气体；
　　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纯的碳酸钠。
小题4:要保证在配制过程中不会有晶体析出，即100 g水中最多溶解8.4 g NaHCO₃，根据化学方程式：NaOH+CO₂＝NaHCO₃，生成8.4 g NaHCO₃需NaOH固体4 g，NaOH溶液的质量分数最大只能为＝3.85％，所以配制过程中不会有晶体析出，就必须使NaOH溶液的质量分数≤3.85％。

本题要求制得纯净的碳酸钠，根据题意不能在氢氧化钠中直接通二氧化碳来制纯净Na₂CO₃，否则不纯，因为这样二氧化碳的量很难控制，若CO₂生成碳酸氢钠，若CO₂不足则氢氧化钠反应不完全。所以只有把氢氧化钠分成两等份，其中一份通足量的二氧化碳使其完全生成碳酸氢钠后，再把另一份加入其中让其完全转化为碳酸钠。在制CO₂时应选用较稀的盐酸，便于控制反应速率和减少HCl的干扰。