实验室临时需要用NaOH溶液和CO2来制取纯Na2CO3溶液.实验室临时需要用NaOH溶液和CO2来制取纯Na2CO3溶液.已知CO2气体在通入NaOH溶液时极易因过量而生成NaHCO3,且无明显现象。实验时可选择的试剂有：1.未知浓度的NaOH溶液 2.37%盐酸 3.40%的硫酸4.14%盐酸 5.大理石 6.K2CO3固体 7.Cu2(OH)2CO3粉末，实验室县有以下仪器：铁架台、启普发生器、量筒、烧杯、乳胶管、玻璃导管、分液漏斗。下表所列有关物质在常温时的溶解度（g/100gH2O)Na2CO3 NaHCO3 NaCl Na2SO4 NaHSO4 NaOH 15.9 8.40 35.8 35.5 20.0 40.0(1）本实验应选用的仪器，除启普发生器、乳胶管、玻璃导管外，还应有______________。（2）为保证制得的Na2CO3溶液尽量纯，应选用的药品，除1外，还应需要_____________.(3)简要叙述实验步骤，直到制得纯Na2CO3溶液（仪器安装不必叙述):A._______________________________;B._______________________________;C._______________________________;(4)根据给出的溶解度，若保证在配制过程中不析出晶体，所用的NaOH溶液中含NaOH的质量份数的最大值是多少（写出计算步骤和必要的文字说明）？
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解析 这是一个设计性较强的实验题．从反应原理、试剂到仪器、步骤均要根据题意和已学知识一一分析，作出合理安排．首先，考虑根据什么反应原理，制得纯净的Na2CO3溶液？若在NaOH溶液中直接通入适量的CO2，使其只发生反应：CO2＋NaOH＝Na2CO3。显然，“适量”两字是难以实际控制的，题干也明确指出此种方法的不足．若在NaOH溶液中通入足量的CO2，使其生成NaHCO3溶液．再将其加热蒸干灼烧，使其分解为Na2CO3固体，最后溶于水．此方法步骤较多，操作复杂，且蒸干灼烧时也难以做到固体NaHCO3恰好完全分解，何况题中未给酒精灯．合理的思路是：依据如下反应CO2 ＋ NaOH ＝ NaHCO3NaHCO3 ＋ NaOH ＝ Na2CO3 ＋ H2O两反应中消耗的NaOH量相等．这是关键，因而必须取两等份的NaOH同种溶液，使其中一份完全转化为NaHCO3，然而再加入另一份NaOH溶液，又使NaHCO3刚好转化为Na2CO3。其次，考虑怎样选择的合适的试剂和仪器？欲制CO2，选用哪一种碳酸盐和哪一种酸？因要用启普发生器，K2CO3固体可溶于水，不能选用．Cu2(OH)2CO3、大理石均为不溶于水的固体．但CaCO3、Cu2(OH)2CO3分别与HCl的反应产生等量的CO2，后者将消耗更多的HCl。故应选用CaCO3。由于CaCO3和H2SO4反应生成CaSO4微溶物，覆盖在CaCO3固体表面，使反应速率降低．故应选择盐酸．但现有两种不同的盐酸，该选择浓的还是稀的？由于浓盐酸具有挥发性，使CO2中混有HCl，从而与NaOH反应将有NaCl生成，最终无法制得纯净的Na2CO3溶液．故应用稀HCl。本题答案：(1)烧杯、量筒（用于量取等体积的两份NaOH溶液）．(2)④、⑤(3)①量取一定量的NaOH溶液，分成两等份． ②用稀HCl和CaCO3反应制取CO2(启普发生器进行)，向①其中一份NaOH溶液通入过量的CO2气体． ③将两份溶液混合、摇匀． ④从表中可知，NaHCO3常温下的溶解度为8。4g。设常温下100g水中溶解的NaOH质量为x g时，NaHCO3达饱和NaOH ＋ CO2 ＝ NaHCO3 40 84 x 8。4 x＝4(g) ×100%＝3。85%。故溶液中NaOH的质量分数若大于3。85%，则在步骤②中会有NaHCO3晶体析出．。