Question

实验室里临时需要用NaOH溶液和CO₂来制取纯Na₂CO₃溶液．已知CO₂气体通入NaOH溶液过程中极易过量生成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；⑥K₂CO₃固体；⑦碱式碳酸铜．
实验室有以下仪器：铁架台，启普发生器，量筒，烧杯，橡皮管，玻璃导管，分液漏斗．已知下表中各物质在常温时的溶解度（g/100g H₂O）

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

（1）实验应选用的仪器：除启普发生器，橡皮管，玻璃导管外，还需要：

 

；
（2）为了保证制得的Na₂CO₃溶液尽量纯，应选用的药品（填编号）：除①外，还需要：

 

；
（3）简要叙述实验步骤，直到制得纯Na₂CO₃溶液（仪器安装可省略）．

 

．
（4）据实验给出的溶解度表，求出当NaOH溶液中溶质的质量分数大于

 

时，在通入CO₂过程中会有晶体析出．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质

专题：实验设计题

分析：根据NaOH+CO₂=NaHCO₃、NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O知，用NaOH溶液和CO₂来制取纯Na₂CO₃溶液，如果二氧化碳过量则生成NaHCO₃，如果二氧化碳不足量，则溶液中易存在杂质NaOH，为了制取较纯净的Na₂CO₃溶液，应该量取两份相同体积、相同浓度的NaOH溶液，向其中一份中通入过量二氧化碳制取NaHCO₃，然后将制取的NaHCO₃溶液倒入另一份NaOH溶液中即可得到较纯净的Na₂CO₃溶液，据此分析解答．

解答： 解：根据NaOH+CO₂=NaHCO₃、NaHCO₃+NaOH=Na₂CO₃+H₂O知，用NaOH溶液和CO₂来制取纯Na₂CO₃溶液，如果二氧化碳过量则生成NaHCO₃，如果二氧化碳不足量，则溶液中易存在杂质NaOH，为了制取较纯净的Na₂CO₃溶液，应该量取两份相同体积、相同浓度的NaOH溶液，向其中一份中通入过量二氧化碳制取NaHCO₃，然后将制取的NaHCO₃溶液倒入另一份NaOH溶液中即可得到较纯净的Na₂CO₃溶液，
（1）做该实验需要制取二氧化碳，制取二氧化碳时需要启普发生器、橡皮管、玻璃导管，还需要烧杯盛放氢氧化钠溶液，量筒量取溶液，故答案为：烧杯、量筒；      
（2）实验时需要制取碳酸氢钠溶液，制取碳酸氢钠溶液时除了需要NaOH溶液外还需要二氧化碳，实验室用稀盐酸和大理石制备二氧化碳，故选④⑤；
（3）根据分析知，其操作步骤为：①量取一定量的NaOH溶液分成两等份，
②制取CO₂，向其中一份NaOH溶液中通人过量的CO₂气体，
③将两份溶液混合摇匀，
故答案为：①量取一定量的NaOH溶液分成两等份，
②制取CO₂，向其中一份NaOH溶液中通人过量的CO₂气体，
③将两份溶液混合摇匀；                             
（4）根据溶解性表知，NaHCO₃溶液达到饱和状态时，继续通入二氧化碳会导致溶液成为过饱和溶液，有NaHCO₃析出，假设NaHCO₃饱和溶液中水的质量是100g，根据溶解度表知，溶液中NaHCO₃质量为8.4g，根据Na原子守恒得m（NaOH）=

m(NaHCO3)

M(NaHCO3)

M(NaOH)=

8.4g

84g/mol

×40g/mol=4g，
则氢氧化钠溶液中溶质质量分数=

4g

100g+4g

×100%=3.85%，
故答案为：3.85%．

点评：本题考查物质制备实验方案设计，侧重考查学生实验设计能力、知识运用能力，明确实验原理是解本题关键，结合实验目的设计实验，题目难度中等．