Question

1．某化学兴趣小组制备饱和氯水并对饱和氯水与碳酸钙的反应进行研究．
【实验一】制备饱和氯水，使用以下装置并在装置中加入相应试剂，按要求进行操作．请回答：

（1）A装置中发生反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．往100mL 12mol•L^-1的浓盐酸中加入足量二氧化锰并加热，充分反应后，被氧化HCl的物质的量为A
A．小于0.6mol　　 　　B．等于0.6mol 　　　C．大于0.6mol　　　　　 D．等于1.2mol
（2）B装置可以除去Cl₂气体中的HCl，作用原理是HCl溶于水电离出的H⁺和饱和NaCl溶液中的Cl^-都会对反应Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO起到抑制作用．
（3）D装置的作用是收集氯气．
（4）E装置的作用是吸收过量的氯气．
（5）若将E装置改成如图 I所示装置进行实验，可以省去D装置，请解释原因：氯气易溶于四氯化碳．


【实验二】探究饱和氯水与CaCO₃的反应（图 II）．步骤如下：
①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，充分反应．有少量气泡产生，溶液浅黄绿色褪去；
②过滤，将滤液滴在有色布条上，发现其比氯水的漂白性更强；
③为了确定反应产物，将滤液分为三份，分别进行以下实验：
第一份与石灰水混合，立即产生大量白色沉淀；
第二份与稀盐酸混合，立即产生大量无色气体；
第三份进行加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生．
经检测，上述实验中产生的无色气体均为CO₂．请回答：
（6）步骤①为什么浅黄绿色会退去氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应为可逆反应，方程式：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，盐酸能够与碳酸钙反应，消耗氢离子，使平衡正向移动，氯气完全反应
（7）反应后所得的溶液漂白性增强的原因是碳酸钙消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移动，HClO浓度大，漂白效果增强；
（8）依据上述实验可推知，②的滤液中的溶质除CaCl₂、HClO外，还含有Ca（HCO₃）₂．

Answer 1

分析 （1）浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水；二氧化锰只能与浓盐酸反应，与稀盐酸不反应；
（2）根据离子的浓度来分析平衡移动；
（3）氯气密度大于空气密度，能溶于水，据此选择收集装置；
（4）氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，应进行尾气处理；
（5）氯气易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度大于水，所以氯气的四氯化碳层在氢氧化钠溶液下层，可以吸收过量的氯气；
（6）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应为可逆反应，盐酸能够与碳酸钙反应，消耗氢离子，使平衡正向移动；
（7）氯水中存在平衡移动，依据化学平衡移动原理，可知盐酸能够与碳酸钙反应，消耗氢离子，使平衡正向移动，HClO浓度大，漂白效果好；
（8）氯水中含盐酸、次氯酸，由③可知滤液中溶质加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生为CO₂，以此解答．

解答 解：（1）浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
HCl的物质的量为0.1L×12mol/L=1.2mol，假设HCl完全反应，由方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，可知生成氯气的物质的量为1.2mol×$\frac{1}{4}$=0.3mol，被氧化的氯化氢的物质的量为0.3mol×2=0.6mol，由于随反应进行，浓盐酸变为稀盐酸，而二氧化锰不与稀盐酸反应，故被氧化的氯化氢的物质的量小于0.6mol，故选：A；
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；A；
（2）氯气溶于水发生Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，而HCl溶于水电离出的H⁺和饱和NaCl溶液中的Cl^-都会对反应Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO起到抑制作用，则可利用饱和NaCl溶液除去Cl₂中HCl气体，
故答案为：HCl溶于水电离出的H⁺和饱和NaCl溶液中的Cl^-都会对反应Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO起到抑制作用；
（3）氯气密度大于空气密度，能溶于水，所以应选择向上排空气法收集，D装置的作用是：收集氯气；
故答案为：收集氯气；
（4）氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，应进行尾气处理，氯气能够与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，可以用氢氧化钠溶液进行尾气处理；
故答案为：吸收过量的氯气；
（5）氯气易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度大于水，所以氯气的四氯化碳层在氢氧化钠溶液下层，可以吸收过量的氯气；
故答案为：氯气易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度大于水，所以氯气的四氯化碳层在氢氧化钠溶液下层，可以吸收过量的氯气；
（6）氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应为可逆反应，方程式：Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，盐酸能够与碳酸钙反应，消耗氢离子，使平衡正向移动，氯气完全反应，所以浅黄绿色会退去；
故答案为：氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应为可逆反应，方程式为Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，盐酸能够与碳酸钙反应，消耗氢离子，使平衡正向移动，氯气完全反应；
（7）氯水中存在平衡移动，碳酸钙消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移动，HClO浓度大，漂白效果增强，
故答案为：碳酸钙消耗了氯水中的H⁺，使Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO平衡正向移动，HClO浓度大，漂白效果增强；
（8）氯水中含盐酸、次氯酸，由③可知滤液中溶质加热，看到溶液变浑浊且有大量无色气体产生为CO₂，则②的滤液中的溶质除CaCl₂、HClO外，还含有Ca（HCO₃）₂，
故答案为：Ca（HCO₃）₂．

点评 本题考查了氯气的制备、氯水的性质检验，明确氯气制备原理及氯气成分是解题关键，注意化学平衡移动原理的应用，题目难度中等．