Question

13．某學生對SO₂與漂粉精的反應進行實驗探究：

操作	現象
取適量漂粉精固體，加入100mL水	部分固體溶解，溶液略有顏色
過濾，測漂粉精溶液的pH	pH試紙先變藍，后褪色
	液面上方出現白霧； 稍后，出現渾濁，溶液變?yōu)辄S綠色； 稍后，產生大量白色沉淀，黃綠色褪去

（1）寫出C1₂和Ca（OH）₂制取漂粉精的化學方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）向水中持續(xù)通入SO₂，未觀察到白霧．推測現象i的白霧由HCl小液滴形成，進行如下實驗：
a．用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變化；
b．用酸化的AgNO₃溶液檢驗白霧，產生白色沉淀．
①實驗a目的是驗證Cl₂是否存在；
②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HC1，理由是與硝酸酸化的AgNO₃產生的白色沉淀也可能是Ag₂SO₄或Ag₂SO₃；
（3）將A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X
①向沉淀X中加入稀HC1，無明顯變化．取上層清液，加入BaC1₂溶液，產生白色沉淀．則沉淀X中含有的物質是CaSO₄
②用離子方程式解釋現象iii中黃綠色褪去的原因：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．
（4）測定漂粉精有效成分的質量分數．稱取2.000g漂粉精于錐形瓶中，加水溶解，調節(jié)溶液的pH，以淀粉為指示劑，用0.2000mol•L^-1 KI溶液進行滴定，溶液出現穩(wěn)定淺藍色時為滴定終點．反應原理為：3C1O^-+I^-═3C1^-+IO₃^-IO₃^-+5I^-+3H₂O═6OH^-+3I₂
實驗測得數據如下表所示．

滴定次數	1	2	3
KI溶液體積/mL	19.98	20.02	20.00

該漂白粉中有效成分的質量分數為7.15%．

Answer 1

分析 （1）Cl₂和Ca（OH）₂生成氯化鈣、次氯酸鈣與水；
（2）由現象可知，次氯酸鈣與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應，液面上方出現白霧，白霧中含有HCl，溶液中含氯離子
①反應中生成Cl₂，用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧中是否Cl₂，排除Cl₂干擾；
②白霧中含有SO₂，可以被硝酸氧化為硫酸，故SO₂可以使酸化的AgNO₃溶液產生白色沉淀；
（3）A瓶中混合物過濾、洗滌，得到沉淀X，X為CaSO₄，與鹽酸不反應，與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀；氯氣與二氧化硫可發(fā)生氧化還原反應
①A瓶中混合物過濾、洗滌得沉淀X，向X中加入稀HC1，無明顯變化，不含CaSO₃．取上層清液，加入BaC1₂溶液，產生白色沉淀，說明有SO₄^2-．故X中含有的物質是CaSO₄；
②iii中黃綠色褪去的原因是SO₂還原了Cl₂的原因：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
（4）由3ClO^-+I^-=3Cl^-+IO₃^- ①、IO₃^-+5I^-+3H₂O=6OH^-+3I₂②可知，
將方程式①+②得：ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂，由滴定實驗可知，消耗KI溶液的體積為（19.98+20.02+20.00）mL×$\frac{1}{3}$=20.00mL，
先計算次氯酸鈣的質量，再根據質量分數公式計算；

解答 解：（1）Cl₂和Ca（OH）₂反應生成氯化鈣、次氯酸鈣和水，化學方程式為2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案為：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）由現象可知，次氯酸鈣與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應，液面上方出現白霧，白霧中含有HCl，溶液中含氯離子，則
a．用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗白霧，無變化，則沒有氯氣生成；
b．用酸化的AgNO₃溶液檢驗白霧，產生白色沉淀，沉淀可能為AgCl，也可能為Ag₂SO₄或Ag₂SO₃，
①實驗a目的是驗證Cl₂是否存在，
故答案為：驗證Cl₂是否存在；
②由實驗a、b不能判斷白霧中含有HC1，理由是與硝酸酸化的AgNO₃產生的白色沉淀也可能是Ag₂SO₄或Ag₂SO₃，
故答案為：與硝酸酸化的AgNO₃產生的白色沉淀也可能是Ag₂SO₄或Ag₂SO₃；
（3）①CaSO₄與鹽酸不反應，與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，則則沉淀X中含有的物質是CaSO₄，
故答案為：CaSO₄；
②氯氣與二氧化硫可發(fā)生氧化還原反應，黃綠色褪去，則離子方程式解釋現象iii中黃綠色褪去的原因為SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
故答案為：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-； 
（4）由3ClO^-+I^-=3Cl^-+IO₃^- ①、IO₃^-+5I^-+3H₂O=6OH^-+3I₂②可知，
將方程式①+②得：ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂，由滴定實驗可知，消耗KI溶液的體積為（19.98+20.02+20.00）mL×$\frac{1}{3}$=20.00mL，
設次氯酸根離子的物質的量為x，
  ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂
1mol    2mol
x       0.2000mol•L^-1×0.020L
所以x=0.002mol，
次氯酸鈣的質量為：143g/mol×$\frac{1}{2}$×0.002mol=0.143g，
該漂白粉中有效成分的質量分數為 $\frac{0.143g}{2.000g}$×100%=7.15%，
故答案為：7.15%．

點評 本題考查較綜合，涉及性質實驗方案的設計、物質含量的測定等，把握反應原理及實驗中現象分析、含量計算的關系式為解答的關鍵，側重分析能力、實驗能力、計算能力的綜合考查，題目難度中等．