Question

1．某化學(xué)興趣小組制備飽和氯水并對(duì)飽和氯水與碳酸鈣的反應(yīng)進(jìn)行研究．
【實(shí)驗(yàn)一】制備飽和氯水，使用以下裝置并在裝置中加入相應(yīng)試劑，按要求進(jìn)行操作．請回答：

（1）A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．往100mL 12mol•L^-1的濃鹽酸中加入足量二氧化錳并加熱，充分反應(yīng)后，被氧化HCl的物質(zhì)的量為A
A．小于0.6mol　　 　　B．等于0.6mol 　　　C．大于0.6mol　　　　　 D．等于1.2mol
（2）B裝置可以除去Cl₂氣體中的HCl，作用原理是HCl溶于水電離出的H⁺和飽和NaCl溶液中的Cl^-都會(huì)對(duì)反應(yīng)Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO起到抑制作用．
（3）D裝置的作用是收集氯氣．
（4）E裝置的作用是吸收過量的氯氣．
（5）若將E裝置改成如圖 I所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以省去D裝置，請解釋原因：氯氣易溶于四氯化碳．


【實(shí)驗(yàn)二】探究飽和氯水與CaCO₃的反應(yīng)（圖 II）．步驟如下：
①在試管中加入過量的塊狀碳酸鈣，再加入約20mL飽和氯水，充分反應(yīng)．有少量氣泡產(chǎn)生，溶液淺黃綠色褪去；
②過濾，將濾液滴在有色布條上，發(fā)現(xiàn)其比氯水的漂白性更強(qiáng)；
③為了確定反應(yīng)產(chǎn)物，將濾液分為三份，分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：
第一份與石灰水混合，立即產(chǎn)生大量白色沉淀；
第二份與稀鹽酸混合，立即產(chǎn)生大量無色氣體；
第三份進(jìn)行加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產(chǎn)生．
經(jīng)檢測，上述實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的無色氣體均為CO₂．請回答：
（6）步驟①為什么淺黃綠色會(huì)退去氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，方程式：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，鹽酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)，消耗氫離子，使平衡正向移動(dòng)，氯氣完全反應(yīng)
（7）反應(yīng)后所得的溶液漂白性增強(qiáng)的原因是碳酸鈣消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移動(dòng)，HClO濃度大，漂白效果增強(qiáng)；
（8）依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可推知，②的濾液中的溶質(zhì)除CaCl₂、HClO外，還含有Ca（HCO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；二氧化錳只能與濃鹽酸反應(yīng)，與稀鹽酸不反應(yīng)；
（2）根據(jù)離子的濃度來分析平衡移動(dòng)；
（3）氯氣密度大于空氣密度，能溶于水，據(jù)此選擇收集裝置；
（4）氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理；
（5）氯氣易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度大于水，所以氯氣的四氯化碳層在氫氧化鈉溶液下層，可以吸收過量的氯氣；
（6）氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，鹽酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)，消耗氫離子，使平衡正向移動(dòng)；
（7）氯水中存在平衡移動(dòng)，依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，可知鹽酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)，消耗氫離子，使平衡正向移動(dòng)，HClO濃度大，漂白效果好；
（8）氯水中含鹽酸、次氯酸，由③可知濾液中溶質(zhì)加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產(chǎn)生為CO₂，以此解答．

解答 解：（1）濃鹽酸與二氧化錳在加熱條件下反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，化學(xué)方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
HCl的物質(zhì)的量為0.1L×12mol/L=1.2mol，假設(shè)HCl完全反應(yīng)，由方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，可知生成氯氣的物質(zhì)的量為1.2mol×$\frac{1}{4}$=0.3mol，被氧化的氯化氫的物質(zhì)的量為0.3mol×2=0.6mol，由于隨反應(yīng)進(jìn)行，濃鹽酸變?yōu)橄←}酸，而二氧化錳不與稀鹽酸反應(yīng)，故被氧化的氯化氫的物質(zhì)的量小于0.6mol，故選：A；
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；A；
（2）氯氣溶于水發(fā)生Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，而HCl溶于水電離出的H⁺和飽和NaCl溶液中的Cl^-都會(huì)對(duì)反應(yīng)Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO起到抑制作用，則可利用飽和NaCl溶液除去Cl₂中HCl氣體，
故答案為：HCl溶于水電離出的H⁺和飽和NaCl溶液中的Cl^-都會(huì)對(duì)反應(yīng)Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO起到抑制作用；
（3）氯氣密度大于空氣密度，能溶于水，所以應(yīng)選擇向上排空氣法收集，D裝置的作用是：收集氯氣；
故答案為：收集氯氣；
（4）氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，應(yīng)進(jìn)行尾氣處理，氯氣能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣處理；
故答案為：吸收過量的氯氣；
（5）氯氣易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度大于水，所以氯氣的四氯化碳層在氫氧化鈉溶液下層，可以吸收過量的氯氣；
故答案為：氯氣易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度大于水，所以氯氣的四氯化碳層在氫氧化鈉溶液下層，可以吸收過量的氯氣；
（6）氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，方程式：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，鹽酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)，消耗氫離子，使平衡正向移動(dòng)，氯氣完全反應(yīng)，所以淺黃綠色會(huì)退去；
故答案為：氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，反應(yīng)為可逆反應(yīng)，方程式為Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，鹽酸能夠與碳酸鈣反應(yīng)，消耗氫離子，使平衡正向移動(dòng)，氯氣完全反應(yīng)；
（7）氯水中存在平衡移動(dòng)，碳酸鈣消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移動(dòng)，HClO濃度大，漂白效果增強(qiáng)，
故答案為：碳酸鈣消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移動(dòng)，HClO濃度大，漂白效果增強(qiáng)；
（8）氯水中含鹽酸、次氯酸，由③可知濾液中溶質(zhì)加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產(chǎn)生為CO₂，則②的濾液中的溶質(zhì)除CaCl₂、HClO外，還含有Ca（HCO₃）₂，
故答案為：Ca（HCO₃）₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氯氣的制備、氯水的性質(zhì)檢驗(yàn)，明確氯氣制備原理及氯氣成分是解題關(guān)鍵，注意化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用，題目難度中等．