Question

新制氯水中含有多種粒子，某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為探究其性質(zhì)，做了如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你幫助完成：
（1）HClO不穩(wěn)定，見光易分解生成HCl和O₂，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明有O₂生成．

 

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（2）氯氣能使?jié)駶?rùn)的紅色布條褪色．對(duì)于使紅色布條褪色的物質(zhì)，同學(xué)們的看法不一致，認(rèn)為氯水中存在的幾種粒子都有可能．請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)論．

提出問題	收集資料	提出假設(shè)	驗(yàn)證假設(shè)	得出結(jié)論
氯水中何種物質(zhì)能使?jié)駶?rùn)的紅色布條褪色	①氯氣有強(qiáng)氧化性 ②氯氣與冷水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸 ③次氯酸有強(qiáng)氧化性	①   ②   ③   ④H2O使布條褪色	實(shí)驗(yàn)①：把紅色干布條放入充滿氯氣的集氣瓶中，布條不褪色 實(shí)驗(yàn)②：   實(shí)驗(yàn)③：   實(shí)驗(yàn)④：把紅色布條放在水里布條不褪色

（3）平衡常數(shù)表明了封閉體系的可逆反應(yīng)在給定的溫度下進(jìn)行的程度，對(duì)于同一個(gè)類型的反應(yīng)，平衡常數(shù)越大，表明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大．
H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺            K_a1（H₂CO₃）=4.45×10^-7
HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺              K_a2（HCO₃^-）=5.61×10^-11
HClO?H⁺+ClO^-                 K_a（HClO）=2.95×10^-8
請(qǐng)依據(jù)以上電離平衡常數(shù)，寫出在下列條件下所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：
①將少量的氯氣通入到過量的碳酸鈉溶液中；

 

②氯氣和碳酸鈉按照1：1的比例恰好反應(yīng)；

 

③將過量的氯氣通入到少量的碳酸鈉溶液中．

 

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Answer 1

分析：（1）次氯酸見光分解生成氧氣和鹽酸，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃；
（2）根據(jù)氯水的成分進(jìn)行假設(shè)，氯水中含有氯氣、次氯酸、鹽酸和水，然后依次進(jìn)行假設(shè)；利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出判斷，從而得出結(jié)論；
（3）依據(jù)電離平衡常數(shù)判斷出的酸性H₂CO₃ ＞HClO＞HCO₃^-；依據(jù)酸性強(qiáng)弱分析反應(yīng)產(chǎn)物．

解答：解：（1）次氯酸不穩(wěn)定，見光易分解生成氧氣，將盛滿氯水的無色塑料瓶導(dǎo)致在水槽中，光照一段時(shí)間后，會(huì)看到有氣泡產(chǎn)生，將瓶子倒轉(zhuǎn)過量，用帶火星的木條插入瓶口檢驗(yàn)氣體，如果木條復(fù)燃，說明次氯分解產(chǎn)生的氣體是氧氣，
故答案為：將盛滿氯水的無色塑料瓶倒置在水槽中，光照一段時(shí)間后，有無色氣體生成，將瓶子倒轉(zhuǎn)過來，用帶火星的木條插入瓶口檢驗(yàn)氣體，若木條復(fù)燃，證明HClO分解生成的氣體為氧氣；
（2）[提出假設(shè)]氯氣溶于水發(fā)生反應(yīng)Cl₂+H₂O?HCl+HClO，根據(jù)方程式知，溶液中的成分是氯氣、水、鹽酸和次氯酸，根據(jù)氯水中的成分進(jìn)行假設(shè)：
①氯氣使布條褪色；
②HClO使布條褪色；
③鹽酸使布條褪色；
[驗(yàn)證假設(shè)]
②把紅色布條伸入氯水中，紅色布條褪色；
③把紅色布條伸入稀鹽酸中，紅色布條不褪色；
[得出結(jié)論]利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)知，只有加入氯水中的有色布條褪色，從而得出結(jié)論為：次氯酸使有色布條褪色，
故答案為：氯氣使布條褪色；次氯酸使布條褪色；鹽酸使布條褪色；
把紅色布條伸入氯水中，紅色布條褪色；把紅色布條伸入稀鹽酸中，紅色布條不褪色；
次氯酸使布條褪色．
（3）①將少量的氯氣通入到過量的碳酸鈉溶液中，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，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-，
故答案為：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-；
②氯氣和碳酸鈉按照1：1的比例恰好反應(yīng)，生成的鹽酸恰好和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，次氯酸不參與反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO，
故答案為：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO；
③將過量的氯氣通入到少量的碳酸鈉溶液中，鹽酸過量和碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳，次氯酸和碳酸鈉反應(yīng)生成碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl₂+CO₃^2-+H₂O═CO₂↑+2Cl^-+2HClO，
故答案為：2Cl₂+CO₃^2-+H₂O═CO₂↑+2Cl^-+2HClO．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)探究，根據(jù)混合物中的成分進(jìn)行假設(shè)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中不同現(xiàn)象得出結(jié)論，反應(yīng)量不同產(chǎn)物不同，注意電離平衡常數(shù)的分析應(yīng)用，難度中等．