Question

【題目】某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組利用下面所提供的儀器裝置和藥品制取NaHCO3溶液，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)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(qǐng)根據(jù)題目要求完成下列問(wèn)題：
（1）請(qǐng)按下表要求，填寫(xiě)選擇的裝置和藥品．

分項(xiàng) 內(nèi)容	CO2發(fā)生裝置（隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停）（X）	除雜洗氣裝置（Y）	制備產(chǎn)品裝置（Z）
選擇的裝置（填序號(hào)）			c
選擇的藥品（填序號(hào)）			①

（2）如何檢驗(yàn)所選擇的CO2發(fā)生裝置（X）的氣密性，請(qǐng)寫(xiě)出主要操作過(guò)程： ．
（3）將裝置按X、Y、Z順序連接并檢查氣密性后，當(dāng)加入藥品實(shí)驗(yàn)時(shí)，X裝置中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為 ， Y裝置中除去的雜質(zhì)為 ．
（4）常溫下，向Z裝置的NaOH溶液中通入過(guò)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(guò)飽和溶液?jiǎn)栴}），NaOH溶液最大濃度不能超過(guò)%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）．附：有關(guān)物質(zhì)在常溫（25℃）時(shí)的溶解度

化學(xué)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(guān)閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒(méi)在水中，如果干燥管內(nèi)外液面有一定高度差，說(shuō)明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關(guān)閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒(méi)在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現(xiàn)少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現(xiàn)一段水柱，說(shuō)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(zhuǎn)化為NaHCO3
（5）4.37
【解析】解：（1）裝置f在制取氣體時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)，由于裝置內(nèi)外壓強(qiáng)相等，液體藥品會(huì)從下端的管進(jìn)入裝置內(nèi)，與裝置內(nèi)固體接觸，反應(yīng)開(kāi)始，當(dāng)關(guān)閉開(kāi)關(guān)后，由于產(chǎn)生的氣體不能排出，試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)越來(lái)越大，把液體從下端的管口壓出，是液體與固體分離，反應(yīng)停止，所以可以做到隨開(kāi)隨用隨關(guān)隨停，所以用裝置f制取CO2氣體，然后再通過(guò)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(xiàng) 內(nèi)容	CO2發(fā)生裝置（隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停）（X）	除雜洗氣裝置（Y）	制備產(chǎn)品裝置（Z）
選擇的裝置（填序號(hào)）	f	b	c
選擇的藥品（填序號(hào)）	②⑥	④	①

2）檢驗(yàn)裝置f的氣密性，方案1：塞緊單孔塞，關(guān)閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒(méi)在水中，如果干燥管內(nèi)外液面有一定高度差，說(shuō)明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關(guān)閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒(méi)在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現(xiàn)少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現(xiàn)一段水柱，說(shuō)明裝置的氣密性良好，所以答案是：方案1：塞緊單孔塞，關(guān)閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒(méi)在水中，如果干燥管內(nèi)外液面有一定高度差，說(shuō)明裝置的氣密性良好 方案2：塞緊單孔塞，關(guān)閉活塞，在燒杯中加入一定量水使干燥管下端管口浸沒(méi)在水中，如果用手捂住干燥管，管口處出現(xiàn)少量氣泡，松手后，干燥管下端管口處出現(xiàn)一段水柱，說(shuō)明裝置的氣密性良好；（3）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水、二氧化碳，所以裝置f中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，氯化氫易揮發(fā)，Y裝置中除去的雜質(zhì)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(yīng)：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O，過(guò)量二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)CO2+NaOH═NaHCO3 ， 常溫下，向Z裝置的NaOH溶液中通入過(guò)量CO2氣體，其目的是使溶液中的NaOH完全轉(zhuǎn)化為NaHCO3 ， 所以答案是：使溶液中的NaOH完全轉(zhuǎn)化為NaHCO3；（5）假設(shè)NaHCO3的飽和溶液中含100 g水，則由提供數(shù)據(jù)可知，此時(shí)溶液中NaHCO3的質(zhì)量為9.60 g，據(jù)反應(yīng)CO2+NaOH═NaHCO3可求得NaOH的質(zhì)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．