Question

18．氯元素的單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)生活中應用極其廣泛．請完成下列填空：

Ⅰ：氯氣性質(zhì)探究
設計如圖實驗裝置來制備并驗證氯氣的性質(zhì)（部分夾持裝置未畫出）．
（1）A中放置固體二氧化錳的裝置名稱是圓底燒瓶．
（2）裝置B的作用是除去氯氣中的氯化氫．
（3）硬質(zhì)玻璃管C中事先裝有兩個沾有相關試劑的棉球，左側(cè)棉球的實驗現(xiàn)象為變藍色．
（4）D中的NaOH溶液用來吸收尾氣，向反應后的D中加入足量稀硫酸會產(chǎn)生氣體，寫出該反應的離子方程式Cl^-+ClO^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O．
Ⅱ：制備HClO
（5）設計裝置E代替如圖的裝置C，用于制備較高濃度的HClO溶液．在圓底燒瓶底部，有一用塑料網(wǎng)包住的過量塊狀碳酸鈣．
①該方案可以制得較高濃度HClO的原因是（結(jié)合必要的化學語言回答）Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，碳酸鈣與H⁺反應，使平衡向右移動，HClO濃度增大．
②反應結(jié)束后將塑料網(wǎng)中剩余的石灰石提出液面，所得的溶液與稀鹽酸混合，立即產(chǎn)生大量CO₂氣體，則反應所得溶液中的溶質(zhì)除HClO外，還含有CaCl₂、Ca（HCO₃）₂（寫兩種鈣鹽的化學式，一種正鹽，一種酸式鹽）；該小組同學測得反應中碳酸鈣質(zhì)量減少M g，反應后從所得的200mL溶液中取用10mL與足量稀鹽酸混合，連接F裝置測得產(chǎn)生的氣體體積為V L（已換算成標準狀況），則原溶液中含鈣正鹽的濃度為$\frac{M}{20}$-$\frac{V}{0.448}$mol•L^-1（用含M、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 Ⅰ：氯氣性質(zhì)探究
（1）裝置A是制備氯氣的發(fā)生裝置，放二氧化錳的儀器為圓底燒瓶；
（2）生成的氯氣含有水蒸氣和氯化氫，通過飽和食鹽水除去氯化氫氣體雜質(zhì)；
（3）氯氣有氧化性可以氧化碘化鉀生成碘單質(zhì)，遇到淀粉變藍色；
（4）氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，加入酸發(fā)生歸中反應生成氯氣；
Ⅱ．（5）設計裝置E代替如圖的裝置C，用于制備較高濃度的HClO溶液．在圓底燒瓶底部，有一用塑料網(wǎng)包住的過量塊狀碳酸鈣，生成的氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸酸性弱于碳酸，鹽酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳，
①氯氣和水反應存在化學平衡，生成的鹽酸和碳酸鈣反應促進平衡正向進行；
②反應結(jié)束后將塑料網(wǎng)中剩余的石灰石提出液面，所得的溶液與稀鹽酸混合，立即產(chǎn)生大量CO₂氣體，說明溶液中含有碳酸氫鈣，是生成的二氧化碳和碳酸鈣反應生成的碳酸氫鈣，所以溶液中存在次氯酸、氯化鈣、次氯酸鈣；該小組同學測得反應中碳酸鈣質(zhì)量減少M g為碳酸鈣，反應后從所得的200mL溶液中取用10mL與足量稀鹽酸混合，連接F裝置測得產(chǎn)生的氣體體積為V L（已換算成標準狀況），依據(jù)反應定量關系，CaCO₃～Ca（HCO₃）₂～2CO₂計算生成二氧化碳氣體的碳酸鈣的質(zhì)量，得到生成氯化鈣的碳酸鈣的質(zhì)量，依據(jù)鈣元素守恒得到原溶液中含鈣正鹽的濃度．

解答 解：Ⅰ：氯氣性質(zhì)探究
（1）裝置A是制備氯氣的發(fā)生裝置，二氧化錳為固體和滴入的鹽酸加熱反應生成氯氣，盛放二氧化錳的儀器為圓底燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）生成的氯氣含有水蒸氣和氯化氫，氯化氫極易溶于水，氯化鈉溶液中氯離子抑制氯氣和水的反應，通過飽和食鹽水除去氯化氫氣體雜質(zhì)，
故答案為：除去氯氣中的氯化氫；
（3）氯氣有氧化性可以氧化碘化鉀生成碘單質(zhì)，2KI+Cl₂=I₂+2KCl，碘單質(zhì)遇到淀粉變藍色，故答案為：變藍色；
（4）氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，加入酸發(fā)生歸中反應生成氯氣，反應的離子方程式為：ClO^-+Cl^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O，
故答案為：ClO^-+Cl^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O；
Ⅱ．（5）①該方案可以制得較高濃度HClO的原因是溶液中存在化學平衡：Cl₂+H₂O  H⁺+Cl^-+HClO，碳酸鈣與H⁺反應，使平衡向右移動，HClO濃度增大，得到較高濃度HClO，
故答案為：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，碳酸鈣與H⁺反應，使平衡向右移動，HClO濃度增大；
②反應結(jié)束后將塑料網(wǎng)中剩余的石灰石提出液面，所得的溶液與稀鹽酸混合，立即產(chǎn)生大量CO₂氣體，說明溶液中含有碳酸氫鈣，是生成的二氧化碳和碳酸鈣反應生成的碳酸氫鈣，所以溶液中存在次氯酸、氯化鈣、次氯酸鈣；該小組同學測得反應中碳酸鈣質(zhì)量減少M g為碳酸鈣，反應后從所得的200mL溶液中取用10mL與足量稀鹽酸混合，連接F裝置測得產(chǎn)生的氣體體積為V L（已換算成標準狀況），依據(jù)反應定量關系，CaCO₃～Ca（HCO₃）₂～2CO₂計算200ml溶液中生成二氧化碳的碳酸鈣質(zhì)量=（$\frac{V}{22.4}×\frac{1}{2}$）mol×$\frac{200}{10}$×100g/mol，則原溶液中含鈣正鹽的濃度=$\frac{M-\frac{V}{44.8}mol×20×100g/mol}{100g/mol×0.2L}$=$\frac{M}{20}$-$\frac{V}{0.448}$，
故答案為：CaCl₂、Ca（HCO₃）₂、$\frac{M}{20}$-$\frac{V}{0.448}$．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)和組成的實驗探究方法、實驗過程分析、數(shù)據(jù)處理、物質(zhì)性質(zhì)等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．