Question

1．某化學興趣小組制備飽和氯水并對飽和氯水與碳酸鈣的反應進行研究．
【實驗一】制備飽和氯水，使用以下裝置并在裝置中加入相應試劑，按要求進行操作．請回答：

（1）A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為：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，充分反應后，被氧化HCl的物質的量為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^-都會對反應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所示裝置進行實驗，可以省去D裝置，請解釋原因：氯氣易溶于四氯化碳．


【實驗二】探究飽和氯水與CaCO₃的反應（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．有少量氣泡產生，溶液淺黃綠色褪去；
②過濾，將濾液滴在有色布條上，發(fā)現其比氯水的漂白性更強；
③為了確定反應產物，將濾液分為三份，分別進行以下實驗：
第一份與石灰水混合，立即產生大量白色沉淀；
第二份與稀鹽酸混合，立即產生大量無色氣體；
第三份進行加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產生．
經檢測，上述實驗中產生的無色氣體均為CO₂．請回答：
（6）步驟①為什么淺黃綠色會退去氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，反應為可逆反應，方程式：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，鹽酸能夠與碳酸鈣反應，消耗氫離子，使平衡正向移動，氯氣完全反應
（7）反應后所得的溶液漂白性增強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，HClO濃度大，漂白效果增強；
（8）依據上述實驗可推知，②的濾液中的溶質除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生成氯化錳、氯氣和水；二氧化錳只能與濃鹽酸反應，與稀鹽酸不反應；
（2）根據離子的濃度來分析平衡移動；
（3）氯氣密度大于空氣密度，能溶于水，據此選擇收集裝置；
（4）氯氣有毒，直接排放能夠引起空氣污染，應進行尾氣處理；
（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）氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，反應為可逆反應，鹽酸能夠與碳酸鈣反應，消耗氫離子，使平衡正向移動；
（7）氯水中存在平衡移動，依據化學平衡移動原理，可知鹽酸能夠與碳酸鈣反應，消耗氫離子，使平衡正向移動，HClO濃度大，漂白效果好；
（8）氯水中含鹽酸、次氯酸，由③可知濾液中溶質加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產生為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生成氯化錳、氯氣和水，化學方程式：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
HCl的物質的量為0.1L×12mol/L=1.2mol，假設HCl完全反應，由方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，可知生成氯氣的物質的量為1.2mol×$\frac{1}{4}$=0.3mol，被氧化的氯化氫的物質的量為0.3mol×2=0.6mol，由于隨反應進行，濃鹽酸變?yōu)橄←}酸，而二氧化錳不與稀鹽酸反應，故被氧化的氯化氫的物質的量小于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^-都會對反應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^-都會對反應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，應進行尾氣處理，氯氣能夠與氫氧化鈉反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，可以用氫氧化鈉溶液進行尾氣處理；
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）氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，反應為可逆反應，方程式：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，鹽酸能夠與碳酸鈣反應，消耗氫離子，使平衡正向移動，氯氣完全反應，所以淺黃綠色會退去；
故答案為：氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，反應為可逆反應，方程式為Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，鹽酸能夠與碳酸鈣反應，消耗氫離子，使平衡正向移動，氯氣完全反應；
（7）氯水中存在平衡移動，碳酸鈣消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移動，HClO濃度大，漂白效果增強，
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，HClO濃度大，漂白效果增強；
（8）氯水中含鹽酸、次氯酸，由③可知濾液中溶質加熱，看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產生為CO₂，則②的濾液中的溶質除CaCl₂、HClO外，還含有Ca（HCO₃）₂，
故答案為：Ca（HCO₃）₂．

點評 本題考查了氯氣的制備、氯水的性質檢驗，明確氯氣制備原理及氯氣成分是解題關鍵，注意化學平衡移動原理的應用，題目難度中等．