Question

新制氯水中含有多种粒子，某校化学研究性学习小组的同学为探究其性质，做了如下实验，请你帮助完成：
（1）HClO不稳定，见光易分解生成HCl和O₂，请设计实验证明有O₂生成．

 

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（2）氯气能使湿润的红色布条褪色．对于使红色布条褪色的物质，同学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种粒子都有可能．请你设计实验，得出正确结论．

提出问题	收集资料	提出假设	验证假设	得出结论
氯水中何种物质能使湿润的红色布条褪色	①氯气有强氧化性 ②氯气与冷水反应生成盐酸和次氯酸 ③次氯酸有强氧化性	①   ②   ③   ④H2O使布条褪色	实验①：把红色干布条放入充满氯气的集气瓶中，布条不褪色 实验②：   实验③：   实验④：把红色布条放在水里布条不褪色

（3）平衡常数表明了封闭体系的可逆反应在给定的温度下进行的程度，对于同一个类型的反应，平衡常数越大，表明反应进行的程度越大．
H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺            K_a1（H₂CO₃）=4.45×10^-7
HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺              K_a2（HCO₃^-）=5.61×10^-11
HClO?H⁺+ClO^-                 K_a（HClO）=2.95×10^-8
请依据以上电离平衡常数，写出在下列条件下所发生反应的离子方程式：
①将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中；

 

②氯气和碳酸钠按照1：1的比例恰好反应；

 

③将过量的氯气通入到少量的碳酸钠溶液中．

 

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Answer 1

分析：（1）次氯酸见光分解生成氧气和盐酸，氧气能使带火星的木条复燃；
（2）根据氯水的成分进行假设，氯水中含有氯气、次氯酸、盐酸和水，然后依次进行假设；利用对比实验验证假设，根据实验现象作出判断，从而得出结论；
（3）依据电离平衡常数判断出的酸性H₂CO₃ ＞HClO＞HCO₃^-；依据酸性强弱分析反应产物．

解答：解：（1）次氯酸不稳定，见光易分解生成氧气，将盛满氯水的无色塑料瓶导致在水槽中，光照一段时间后，会看到有气泡产生，将瓶子倒转过量，用带火星的木条插入瓶口检验气体，如果木条复燃，说明次氯分解产生的气体是氧气，
故答案为：将盛满氯水的无色塑料瓶倒置在水槽中，光照一段时间后，有无色气体生成，将瓶子倒转过来，用带火星的木条插入瓶口检验气体，若木条复燃，证明HClO分解生成的气体为氧气；
（2）[提出假设]氯气溶于水发生反应Cl₂+H₂O?HCl+HClO，根据方程式知，溶液中的成分是氯气、水、盐酸和次氯酸，根据氯水中的成分进行假设：
①氯气使布条褪色；
②HClO使布条褪色；
③盐酸使布条褪色；
[验证假设]
②把红色布条伸入氯水中，红色布条褪色；
③把红色布条伸入稀盐酸中，红色布条不褪色；
[得出结论]利用对比实验知，只有加入氯水中的有色布条褪色，从而得出结论为：次氯酸使有色布条褪色，
故答案为：氯气使布条褪色；次氯酸使布条褪色；盐酸使布条褪色；
把红色布条伸入氯水中，红色布条褪色；把红色布条伸入稀盐酸中，红色布条不褪色；
次氯酸使布条褪色．
（3）①将少量的氯气通入到过量的碳酸钠溶液中，氯气和水反应生成的盐酸反应生成碳酸氢钠，次氯酸酸性强于碳酸氢根离子，反应生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-，
故答案为：Cl₂+2CO₃^2-+H₂O═2HCO₃^-+Cl^-+ClO^-；
②氯气和碳酸钠按照1：1的比例恰好反应，生成的盐酸恰好和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，次氯酸不参与反应，反应的离子方程式为：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO，
故答案为：Cl₂+CO₃^2-+H₂O═HCO₃^-+Cl^-+HClO；
③将过量的氯气通入到少量的碳酸钠溶液中，盐酸过量和碳酸钠反应生成二氧化碳，次氯酸和碳酸钠反应生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为：2Cl₂+CO₃^2-+H₂O═CO₂↑+2Cl^-+2HClO，
故答案为：2Cl₂+CO₃^2-+H₂O═CO₂↑+2Cl^-+2HClO．

点评：本题考查了实验探究，根据混合物中的成分进行假设，结合实验验证假设，根据对比实验中不同现象得出结论，反应量不同产物不同，注意电离平衡常数的分析应用，难度中等．