Question

【題目】實驗室以含有Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO、Br－等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl2和Br2，流程如下：

（1）操作Ⅰ使用的試劑是____________，所用主要儀器的名稱是________。

（2）加入溶液W的目的是______________。用CaO調節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg2＋。由表中數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇的pH最大范圍是____________。酸化溶液Z時，使用的試劑為__________。

	開始沉淀時的pH	沉淀完全時的pH
Mg2＋	9.6	11.0
Ca2＋	12.2	c(OH－)＝1.8 mol·L－1

（3）實驗室用貝殼與稀鹽酸反應制備并收集CO2氣體，下列裝置中合理的是__________。

（4）常溫下，H2SO3的電離常數(shù)Ka1＝1.2×10－2，Ka2＝6.3×10－8；H2CO3的電離常數(shù)Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11。某同學設計實驗驗證H2SO3的酸性強于H2CO3：將SO2和CO2氣體分別通入水中至飽和，立即用酸度計測兩溶液的pH，若前者的pH小于后者，則H2SO3酸性強于H2CO3。該實驗設計不正確，錯誤在于___________________________。用一個化學方程式表示H2SO3酸性強于H2CO3： __________________。

Answer 1

【答案】四氯化碳 分液漏斗 除去溶液中的SO42- 11.0≤pH<12.2 鹽酸 bd 用于比較pH的兩種酸的物質的量濃度不相等 SO2+ Na2CO3== Na2SO3+ CO2

【解析】

鹽鹵中首先加入氯水將溴化物氧化為溴單質，再加入萃取劑進行萃取分液，然后再蒸餾可以得到溴單質，向溶液中加入氯化鋇中可以將硫酸根離子除去，用CaO調節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg2+，加入氧化鈣，氧化鈣在上層清液中發(fā)生反應產(chǎn)生氫氧化鈣，鎂離子轉化成氫氧化鎂沉淀，過濾除去，過濾后，得到的溶液Z主要是氯化鈣溶液，蒸發(fā)濃縮冷卻結晶即可得到純凈的無水CaCl2。

（1）單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，由流程圖可知單質溴在下層，因此該有機溶劑的密度要比水的大且不溶于水，萃取的主要儀器是分液漏斗；

（2）加入氯化鋇溶液使硫酸根離子發(fā)生反應產(chǎn)生硫酸鋇沉淀；分析表中數(shù)據(jù)可知pH大于11時Mg2+沉淀完全，pH大于12.2時，Ca2+開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0≤pH＜12.2；除雜時不能引入新的雜質；

（3）CO2的密度大于空氣中的，所以采用向上排空氣發(fā)收集CO2氣體．若采用長頸漏斗時，長頸漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO2氣體從長頸漏斗中揮發(fā)出來；

（4）H2SO3和H2CO3均屬于二元酸，要想通過比較二者的pH來驗證二者的酸性強弱，必需使二者的濃度相同，但是用于比較pH的兩種酸的物質的量濃度不相等，所以該實驗設計不正確；要檢驗酸性強弱，可以采用多種方法，例如利用水解原理（酸越弱相應的強堿鹽就越易水解），也可以利用較強的酸制取較弱的酸來檢驗。

實驗室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl2和Br2，應將混合物中的Mg2+、SO42-等離子除去，操作流程為：鹵水中通入氯氣，2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，由流程圖可知單質溴在下層，然后再蒸餾可以得到溴單質，向溶液中加入氯化鋇中可以將硫酸根離子除去，用CaO調節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg2+，加入氧化鈣，氧化鈣在上層清液中發(fā)生反應產(chǎn)生氫氧化鈣，鎂離子轉化成氫氧化鎂沉淀，過濾除去，過濾后，得到的溶液Z主要是氯化鈣溶液，蒸發(fā)濃縮冷卻結晶即可得到純凈的無水CaCl2。

（1）氯氣具有強氧化性，通入氯氣后可以將溶液中的Br-氧化溴單質，2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，因為單質溴極易溶于有機溶劑，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要儀器是分液漏斗．由流程圖可知單質溴在下層，因此該有機溶劑的密度要比水的大且不溶于水，所以該試劑是CCl4；

（2）由于SO42-會與Ca2+結合形成微溶性的硫酸鈣而影響氯化鈣的制備，因此必需除去，應先加入氯化鋇溶液使硫酸根離子發(fā)生反應產(chǎn)生硫酸鋇沉淀，來除去硫酸根離子，由表中數(shù)據(jù)可知pH大于11時Mg2+沉淀完全，pH大于12.2時，Ca2+開始沉淀，所以理論上可選擇pH最大范圍是11.0≤pH＜12.2；因為不能引入新的雜質，所以酸化溶液Z時，使用的試劑應該為鹽酸；

（3）實驗室制取CO2的特點是固體和液體反應且不需要加熱，由于鹽酸易揮發(fā)，因此在收集之前需要出去揮發(fā)出HCl氣體，因為CO2的密度大于空氣中的，所以采用向上排空氣發(fā)收集CO2氣體．若采用長頸漏斗時，長頸漏斗的下端必須插入到溶液中，以防止CO2氣體從長頸漏斗中揮發(fā)出來，因此選項b、d正確，故答案為：bd；

（4）H2SO3和H2CO3均屬于二元酸，要想通過比較二者的pH來驗證二者的酸性強弱，必需使二者的濃度相同，但是SO2和CO2氣體溶于水后的飽和溶液其濃度顯然不相等（因為二者的溶解度不同），所以該實驗設計不正確；要檢驗酸性強弱，可以采用多種方法，例如：

方案一：配制相同物質的量濃度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度計（或pH試紙）測兩溶液的pH。前者的pH小于后者，證明H2SO3酸性強于H2CO3；

方案二：將SO2氣體依次通過NaHCO3（Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水．品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變混濁，證明H2SO3酸性強于H2CO3，

方案三：將CO2氣體依次通過NaHSO3（Na2SO3）溶液、品紅溶液．品紅溶液不褪色，證明H2SO3酸性強于H2CO3，故答案為：SO2和CO2氣體溶于水后的飽和溶液其濃度不相等，不能用于比較pH。用一個化學方程式表示H2SO3酸性強于H2CO3：SO2+ Na2CO3== Na2SO3+ CO2。