Question

實驗室以含有Ca^2＋、Mg^2＋、Cl^－、SO₄^2－、Br^－等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl₂和Br₂，流程如下：

（1）操作Ⅰ使用的試劑是        ，所用主要儀器的名稱是             。

（2）加入溶液W的目的是       。用CaO調(diào)節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg^2＋。由表中數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇pH最大范圍是         。酸化溶液Z時，使用的試劑為       。

	開始沉淀時的pH	沉淀完全時的pH
Mg2＋	9.6	11.0
Ca2＋	12.2	c(OH－)＝1.8mol·L－1

(3)實驗室用貝殼與稀鹽酸反應(yīng)制備并收集CO₂氣體，下列裝置中合理的是           。

（4）常溫下，H₂SO₃的電離常數(shù)，，H₂CO₃的電離常數(shù)，。某同學(xué)設(shè)計實驗驗證H₂SO₃酸性強于H₂CO₃：將SO₂和CO₂氣體分別通入水中至飽和，立即用酸度計測兩溶液的pH，若前者的pH小于后者，則H₂SO₃酸性強于H₂CO₃。該實驗設(shè)計不正確，錯誤在于             。

設(shè)計合理實驗驗證₂SO₃酸性強于H₂CO₃（簡要說明實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）。                。儀器器自選。

供選的試劑：CO₂、SO₂、Na₂CO₃、NaHCO₃、KMnO₄、NaHSO₃、蒸餾水、飽和石灰水、酸性KMnO₄ 溶液、品紅溶液、pH試紙。

Answer 1

【解析】本題主要考察常見的基本實驗操作、儀器的使用、離子的除雜和實驗方案設(shè)計，綜合性強。

（1）氯氣具有強氧化性，通入氯氣后可以將溶液中的Br^－氧化溴單質(zhì)，因為單質(zhì)溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要儀器是分液漏斗。由流程圖可知單質(zhì)溴在下層，因此該有機溶劑的密度要比水的大且不溶于水，所以該試劑是CCl₄；

（2）由于SO₄^2－會與Ca^2＋結(jié)合形成微溶性的硫酸鈣而影響氯化鈣的制備，因此必需除去；由表中數(shù)據(jù)可知pH大于11時Mg^2＋沉淀完全，pH大于12.2時，Ca^2＋開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0≤pH＜12.2；因為不能引入新的雜質(zhì)，所以酸化溶液Z時，使用的試劑應(yīng)該為鹽酸。

（3）實驗室制取CO₂的特點是固體和液體反應(yīng)且不需要加熱，由于鹽酸易揮發(fā)，因此在收集之前需要出去揮發(fā)出HCl氣體，因為CO₂的密度大于空氣中的，所以采用向上排空氣發(fā)收集CO₂氣體。若采用長頸漏斗時，長頸漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO₂氣體從長頸漏斗中揮發(fā)出來，因此選項b、d正確。

（4）H₂SO₃和H₂CO₃均屬于二元酸，要想通過比較二者的pH來驗證二者的酸性強弱，必需使二者的濃度相同，但是SO₂和CO₂氣體溶于水后的飽和溶液其濃度顯然不相等（因為二者的溶解度不同），所以該實驗設(shè)計不正確；要檢驗酸性強弱，可以采用多種方法，例如利用水解原理（酸越弱相應(yīng)的強堿鹽就越易水解），也可以利用較強的酸制取較弱的酸來檢驗。由于SO₂和CO₂氣體均可以使飽和石灰水編混濁，所以CO₂氣體在通入飽和石灰水之前必需除去CO₂氣體中混有的SO₂氣體。

【答案】（1）四氯化碳；分液漏斗

（2）除去溶液中的SO₄^2－；11.0≤pH＜12.2；鹽酸

（3）b、d

（4）用于比較pH的兩種酸的物質(zhì)的量濃度不相等；參考方案如下：

方案一：配制相同物質(zhì)的量濃度的NaHSO₃和NaHCO₃溶液，用酸度計(或pH試紙)測兩溶液的pH。前者的pH小于后者，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃。

方案二：將SO₂氣體依次通過NaHCO₃（Na₂CO₃)溶液、酸性KMnO₄溶液、品紅溶液、澄清石灰水。品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變混濁，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃。

方案三：將CO₂氣體依次通過NaHSO₃（Na₂SO₃)溶液、品紅溶液。品紅溶液不褪色，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃。