Question

某化學(xué)活動(dòng)小組設(shè)計(jì)如圖所示（部分夾持裝置已略去）實(shí)驗(yàn)裝置，以探究潮濕的Cl₂與Na₂CO₃反應(yīng)得到的固體物質(zhì)．

（1）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

（2）寫出試劑Y的名稱：

 

．
（3）已知：通入一定量的氯氣后，測(cè)得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，其為含氯氧化物．可以確定的是C中含有的氯鹽只有一種，且含有NaHCO₃，現(xiàn)對(duì)C成分進(jìn)行猜想和探究．
①提出合理假設(shè)：
假設(shè)一：存在兩種成分：NaHCO₃和

 

．
假設(shè)二：存在三種成分：NaHCO₃和

 

、

 

．
②設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論（可不填滿）．
限選實(shí)驗(yàn)試劑和儀器：蒸餾水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、試管、小燒杯．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．
步驟2：向A試管中滴加   ：	①若無(wú)明顯現(xiàn)象，證明固體中不含碳酸鈉； ②若溶液變渾濁，證明固體中含有碳酸鈉．
步驟3：向B試管中滴加   ：	若溶液變渾濁，結(jié)合步驟2中的①，則假設(shè) 一成立：結(jié)合步驟2中的②，則假設(shè)二成立．

（4）己知C中有0.1mol Cl₂參加反應(yīng)．若假設(shè)一成立，可推知C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）常溫下Na₂CO₃和NaHCO₃均為0.1mol/L的混合溶液中，c（OH^-）-c（H⁺）=

 

 （用只含碳元素的粒子濃度表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),氯氣的化學(xué)性質(zhì),鈉的重要化合物

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（2）依據(jù)裝置分析，進(jìn)入C之前需要吸收氯化氫氣體，需要用飽和食鹽水吸收；
（3）①在裝置C中通入一定量的氯氣后，測(cè)得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體（含氯氧化物）．C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO₃．
假設(shè)存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；
假設(shè)存在三種成分，應(yīng)還有未完全反應(yīng)的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
②步驟2中向A試管中滴加適量BaCl₂溶液，是檢驗(yàn)產(chǎn)物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時(shí)要結(jié)合最后的結(jié)論，a應(yīng)為證明固體中不含Na₂CO₃，b應(yīng)為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒．
步驟3應(yīng)是檢驗(yàn)氯離子，應(yīng)向B試管中滴加過(guò)量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl；
（4）依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算判斷氯元素化合價(jià)寫出化合物化學(xué)式，依據(jù)反應(yīng)物和生成物配平書寫化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)物料守恒、電荷守恒計(jì)算c（OH^-）-c（H⁺）的值．

解答： 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣，結(jié)合裝置分析可知是利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4HCl（濃）+MnO₂

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，即：4H⁺+2Cl^-+MnO₂

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：4H⁺+2Cl^-+MnO₂

△   .

Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）實(shí)驗(yàn)制備氯氣中含有氯化氫氣體，需要用飽和食鹽水除去，故答案為：飽和食鹽水（或飽和氯化鈉溶液）；
（3）①在裝置C中通入一定量的氯氣后，測(cè)得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體（含氯氧化物）．C中含氯元素的鹽只有一種，且含有NaHCO₃．
假設(shè)存在兩種成分，為NaHCO₃和NaCl；
假設(shè)存在三種成分，應(yīng)還有未完全反應(yīng)的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
故答案為：NaCl；NaCl、Na₂CO₃；
②步驟2中向A試管中滴加適量BaCl₂溶液，是檢驗(yàn)產(chǎn)物中是否有Na₂CO₃，回答該小題時(shí)要結(jié)合最后的結(jié)論，a應(yīng)為證明固體中不含Na₂CO₃，b應(yīng)為證明固體中含Na₂CO₃，不能顛倒．
步驟3應(yīng)是檢驗(yàn)氯離子，應(yīng)向B試管中滴加過(guò)量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl，即

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	無(wú)明顯現(xiàn)象
步驟2：向A試管中滴加BaCl2溶液	a．若無(wú)明顯現(xiàn)象，證明固體中不含Na2CO3 b．若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過(guò)量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl

故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于A、B試管中．	無(wú)明顯現(xiàn)象
步驟2：向A試管中滴加BaCl2溶液	a．若無(wú)明顯現(xiàn)象，證明固體中不含Na2CO3 b．若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3
步驟3：向B試管中滴加過(guò)量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液	若溶液變渾濁，證明固體中含有NaCl

（4）C中有0.1mol Cl₂參加反應(yīng)．裝置C中通入一定量的氯氣后，測(cè)得D中只有一種常溫下為黃紅色的氣體，若假設(shè)一成立，反應(yīng)為Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+X，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算判斷氯元素化合價(jià)為+1價(jià)：可推知C中反應(yīng)生成的含氯氧化物為Cl₂O；反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O，
故答案為：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O；
（5）根據(jù)物料守恒得，3[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）]=2c（Na⁺ ），所以c（Na⁺ ）=

3

2

[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）]，根據(jù)溶液中電荷守恒得：2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），所以c（OH^-）-c（H⁺）=c（Na⁺ ）-c（HCO₃^- ）-2c（H₂CO₃）=

3

2

[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）]-c（HCO₃^- ）-2c（H₂CO₃）=

3

2

c（H₂CO₃）+

1

2

c（HCO₃^- ）-

1

2

c（CO₃^2- ）．
故答案為：

3

2

c（H₂CO₃）+

1

2

c（HCO₃^- ）-

1

2

c（CO₃^2- ）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，步驟分析判斷，現(xiàn)象分析理解，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法是解題關(guān)鍵，題目難度較大．