Question

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/100 g H2O）	21.3	9.60	107	35.8	19.4

Answer 1

(1)f  ②⑥  b  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（其他方案合理均给分）

（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:

要达到实验目的，应该先用能随开随用、随关随停的类启普发生器原理的装置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）。NaOH溶液最大浓度是指通过量CO₂后刚好得到NaHCO₃的饱和溶液。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%。