Question

某化学活动小组设计如图所示（部分夹持装置已略去）实验装置，以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到的固体物质的成分．

（1）写出装置A中发生反应的化学方程式：

 

．
（2）装置B的主要作用是

 

．
（3）向C装置中通入一定量的氯气后，测得只生成一种气体（常温下为红黄色，且为氯的氧化物）．可以确定的是C得到的固体最多含有三种物质，含有氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃，现对C中得到的固体成分进行猜想和验证．
①提出合理猜想
一定含有NaHCO₃和

 

；可能含有剩余的Na₂CO₃．
②设计方案，进行成分检验．请完成实验步骤3、4以及预期现象和结论
限选实验试剂：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、品红、稀盐酸．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解，然后各取1～2mL所得溶液分别置于甲、乙两支试管中．	得到无色溶液
步骤2：向甲试管中加入过量的BaCl2溶液，静置	若溶液变浑浊，证明固体中含碳酸钠．
步骤3：
步骤4：

（4）完成C中反应的化学方程式：2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=

 

．

Answer 1

分析：（1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化镁、氯气、水；
（2）氯气中混有挥发的HCl；
（3）①氯气和碳酸钠反应，由元素守恒可知一定会生成NaCl；
②澄清石灰水与碳酸氢钠反应生成碳酸钙沉淀；NaCl与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀；
（4）由（3）可知，生成NaHCO₃、NaCl，还生成一种气体为氯的氧化物，由电子守恒及质量守恒定律分析．

解答：解：（1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化镁、氯气、水，该反应为MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）氯气中混有挥发的HCl，则装置B为除杂装置，其作用为除去Cl₂中混有的HCl气体，故答案为：除去Cl₂中混有的HCl气体；
（3）①氯气和碳酸钠反应时，可看成氯气和水反应生成HCl、HClO，再与Na₂CO₃反应，由元素守恒可知一定会生成NaCl，故答案为：NaCl；
②因澄清石灰水与碳酸氢钠反应生成碳酸钙沉淀，NaCl与硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，则步骤3为向甲中上层清液中滴入少量澄清石灰水，现象和结论为若上层清液变浑浊，证明固体中含有碳酸氢钠；步骤4为向乙试管中加入过量的稀HNO₃，再滴入少量AgNO₃溶液，现象与结论为若生成白色沉淀，证明固体中含有氯化钠，
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤3：向甲中上层清液中滴入少量澄清石灰水	若上层清液变浑浊，证明固体中含有碳酸氢钠
步骤4：向乙试管中加入过量的稀HNO3，再滴入少量AgNO3溶液	若生成白色沉淀，证明固体中含有氯化钠

（4）由（3）可知，生成NaHCO₃、NaCl，还生成一种气体为氯的氧化物X，由2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=2NaHCO₃+2NaCl+X可知，由电子守恒可知X中Cl元素的化合价为+1价，由原子守恒可知X中含2个Cl、1和O，即X为Cl₂O，该反应为2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O=2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O↑，故答案为：2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O↑．

点评：本题以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到的固体物质的成分考查氯气的制法及离子的检验，综合性较强，把握常见离子的检验方法、物质的性质、质量守恒定律等为解答的关键，注重基础知识的迁移应用，题目难度中等．