Question

16．某探究小組為探究氯氣的性質(zhì)，并用裝置F制取少量“漂白液”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）裝置A是用來(lái)制取氯氣的，若燒瓶中盛放的是漂白粉，分液漏斗中是稀硫酸，則①A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄=2CaSO₄↓+2Cl₂↑+2H₂O．②裝置A中g(shù)管的作用平衡壓強(qiáng)，使稀硫酸能順利地滴入燒瓶中．
（2）裝置D中放有一塊紅色的紙條，一半用水潤(rùn)濕，一半干燥．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，濕潤(rùn)的部分很快褪色了，又過(guò)了一段時(shí)間，整塊紙條全部褪色．某同學(xué)認(rèn)為是因?yàn)檠b置D中下半部分氯氣濃度大于上半部分，這種解釋是否合理？不合理（填“合理”或“不合理”），若不合理，請(qǐng)說(shuō)明真正的原因：實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中Cl₂與濕潤(rùn)紅色紙條中的水反應(yīng)生成HClO使?jié)駶?rùn)的紅色紙條褪色，干燥部分沒(méi)有HClO，所以紙條不褪色，放置一段時(shí)間，由于水分子運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)紙條濕潤(rùn)而褪色（若填“合理”則此空不答）．
（3）反應(yīng)一段時(shí)間后用注射器從E中抽取少量溶液，檢驗(yàn)出有Fe³⁺生成，請(qǐng)寫(xiě)出E中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（4）已知HCO₃^-的酸性弱于次氯酸，寫(xiě)出少量的氯氣與F中足量的碳酸鈉溶液反應(yīng)的總化學(xué)方程式：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃，反應(yīng)一段時(shí)間后停止反應(yīng)（此時(shí)F中還有碳酸鈉剩余），得到355g含氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的“漂白液”，則理論上該“漂白液”中有效成分的物質(zhì)的量為0.5mol．

Answer 1

分析 裝置A為制備氯氣的發(fā)生裝置，制備的氯氣中含有氯化氫和水蒸氣，通過(guò)飽和食鹽水除去氯化氫，通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，通過(guò)裝置D中放有一塊紅色的紙條，一半用水潤(rùn)濕，一半干燥，濕潤(rùn)的部分很快褪色了，又過(guò)了一段時(shí)間，整塊紙條全部褪色，說(shuō)明氯氣無(wú)漂白性，是氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性，通過(guò)裝置E中的氯化亞鐵溶液，發(fā)生反應(yīng)2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，最后通過(guò)碳酸鈉溶液氯氣和水反應(yīng)生成的鹽酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強(qiáng)于碳酸氫根離子，反應(yīng)生成碳酸氫鈉，依次驗(yàn)證氯氣的性質(zhì)，
（1）①分析反應(yīng)中元素化合價(jià)變化，依據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒、原子個(gè)數(shù)守恒書(shū)寫(xiě)方程式；
②導(dǎo)氣管將分液漏斗與圓底燒瓶相連，使二者內(nèi)部壓強(qiáng)相等；
（2）根據(jù)氯氣不能使紅色物質(zhì)褪色，HClO使有色的物質(zhì)褪色及水分子的運(yùn)動(dòng)來(lái)分析；
（3）氯氣具有強(qiáng)的氧化性能夠氧化二價(jià)鐵離子生成三價(jià)鐵；
（4）將少量的氯氣通入到過(guò)量的碳酸鈉溶液中，氯氣和水反應(yīng)生成的鹽酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強(qiáng)于碳酸氫根離子，反應(yīng)生成碳酸氫鈉；
氯元素含量為10%的漂水溶液355g，則m（Cl）=35.5g，n（Cl）=1mol，再利用n（Cl）=n（NaCl）+n（NaClO）及Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O來(lái)分析．

解答 解：（1）①由題意知道：次氯酸鈣中氯元素從+1價(jià)降為氯氣中的0價(jià)，1mol次氯酸鈣反應(yīng)得到2mol電子，氯化氫中-1價(jià)的氯升高為氯氣中0價(jià)，1mol氯化氫參加反應(yīng)失去1mol電子，要使氧化劑與還原劑得失電子守恒，則次氯酸鈣系數(shù)為1，氯化氫系數(shù)為2，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒，反應(yīng)方程式：Ca（ClO）₂ +4HCl=CaCl₂ +2Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂SO₄=2CaSO₄↓+2Cl₂↑+2H₂O；
②導(dǎo)氣管將分液漏斗與圓底燒瓶相連，使二者內(nèi)部壓強(qiáng)相等，有利于稀硫酸順利的滴入燒瓶中，故答案為：平衡壓強(qiáng)，使稀硫酸能順利地滴入燒瓶中；
（2）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中氯氣與濕潤(rùn)紙條中的水生成HClO，使紙條濕潤(rùn)部分褪色，干燥的部分無(wú)水，不能生成HClO所以不褪色，但過(guò)一段時(shí)間后由于水分子運(yùn)動(dòng)，整個(gè)紙條都變得濕潤(rùn)，所以就全部褪色了；
故答案為：不合理；實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中Cl₂與濕潤(rùn)紅色紙條中的水反應(yīng)生成HClO使?jié)駶?rùn)的紅色紙條褪色，干燥部分沒(méi)有HClO，所以紙條不褪色，放置一段時(shí)間，由于水分子運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)紙條濕潤(rùn)而褪色；
（3）氯氣與二價(jià)鐵離子反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子與氯離子，離子方程式：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）將少量的氯氣通入到過(guò)量的碳酸鈉溶液中，氯氣和水反應(yīng)生成的鹽酸反應(yīng)生成碳酸氫鈉，次氯酸酸性強(qiáng)于碳酸氫根離子，反應(yīng)生成碳酸氫鈉，化學(xué)方程式：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃；
氯元素含量為10%的漂水溶液355g，則m（Cl）=×10%=35.5g，n（Cl）=$\frac{35.5g}{35.5g/mol}$=1mol，
由Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O可知，
n（Cl）=n（NaCl）+n（NaClO），則n（NaClO）=$\frac{1mol}{2}$=0.5mol；
故答案為：Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=NaCl+NaClO+2NaHCO₃；0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氯氣的制取實(shí)驗(yàn)裝置及氯氣的性質(zhì)，明確裝置的作用及裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)即可解答，難度中等．