Question

某化学活动小组设计如下图所示(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。

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：                                                     
（2）写出试剂Y的名称：_____________________。
（3）已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中含有的氯盐只有一种，且含有NaHCO₃，现对C成分进行猜想和探究。
①提出合理假设：
假设一：存在两种成分：  NaHCO₃和__________
假设二：存在三种成分：  NaHCO₃和__________、___________。
②设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯。

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，滴加 足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中。
步骤2：向A试管中滴加______________：	①若无明显现象，证明固体中不含碳酸钠； ②若溶液变浑浊，证明固体中含有碳酸钠。
步骤3：向B试管中滴加______________：	若溶液变浑浊，结合步骤2中的①，则假设 一成立：结合步骤2中的②，则假设二成立。

 
（4）己知C中有0.1 mol Cl₂参加反应。若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为                                                                                        。
（5）常温下Na₂CO₃和NaHCO₃均为0.1mol/L的混合溶液中，c(OH^﹣)-c(H⁺)=___________(用含碳元素的粒子浓度表示)，在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶液中溶质的成分有______________________。

Answer 1

（1）4H⁺ +2Cl^- +MnO₂=Mn²⁺ +Cl₂↑+2H₂O(2分)
（2）饱和食盐水（2分）
（3）NaCl； NaCl、Na₂CO₃ （各1分）；BaCl₂溶液（2分）；AgNO₃溶液（2分）
（4）2Cl₂+ 2Na₂CO₃ + H₂O ="2" NaHCO₃ + 2NaCl+ Cl₂O(2分)
（5）1/2 c (HCO₃^-)+3/2 c (H₂CO₃)-1/2 c(CO₃^2-)(2分)；NaCl、NaHCO₃ 、CO₂(或H₂CO₃)（2分）

解析试题分析： （1）本题探究的是氯气和碳酸钠反应，所以A装置为氯气的制备装置，所以发生的离子方程式为：4H⁺ +2Cl^- +MnO₂=Mn²⁺ +Cl₂↑+2H₂O。
（2）浓盐酸易挥发，所以氯气中混有HCl气体，B装置为除杂装置，试剂选用饱和食盐水溶液。
（3）①根据题意，反应所得的C中只有一种氯盐，还含有NaHCO₃，所以该氯盐是NaCl，所以假设一为NaHCO₃和NaCl，假设二的三种成分分别为NaHCO₃ 、NaCl、Na₂CO₃ 。
②设计方案验证假设，则应该证明NaCl、Na₂CO₃ 的存在，即证明Cl^-、CO₃^2- 的存在。根据实验步骤，步骤2为碳酸根的检验，因此可选用试剂BaCl₂溶液，若有白色沉淀产生，说明有碳酸钠，无明显现象则没有碳酸钠；步骤3为检验氯离子，因此选用试剂AgNO₃溶液，若白色沉淀产生变浑浊则存在氯化钠，若无明显现象，则无氯化钠，再结合步骤2讨论假设成立。
（4） 若假设一成立，则生成物为氯化钠和碳酸氢钠，所以必然有H2O参加反应，同时生成了黄红色的气体，所以该气体为氯的氧化物Cl₂O，发生了氧化还原反应，方程式为：2Cl₂+ 2Na₂CO₃ + H₂O ="2" NaHCO₃ + 2NaCl+ Cl₂O。
（5）根据电荷守恒，相同条件下浓度均为0.1mol/LNa₂CO₃和NaHCO₃的混合溶液有电荷守恒式：c(Na⁺)+c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)，若不考虑弱离子水解，则c(Na+)=0.3mol/L，c(CO₃^2-)=c(HCO₃^-)=0.1mol/L，所以c(Na⁺)=3/2[c(CO₃^2-)_前+c(HCO₃^-)_前]；由于CO₃^2-、HCO₃^-均发生水解产生了H₂CO₃ ，所以水解以后c(Na⁺)=3/2[c(CO₃^2-)_前+c(HCO₃^-)_前]=3/2[c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-) +C(H₂CO₃)]；把此式带入到电荷守恒式得3/2[c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-) +C(H₂CO₃)] +c(H⁺)=2c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-)+c(OH^-)，移项得c(OH^﹣)-c(H⁺)=3/2[c(CO₃^2-)+c(HCO₃^-) +C(H₂CO₃)]- 2c(CO₃^2-)-c(HCO₃^-)="1/2" c (HCO₃^-)+3/2 c (H₂CO₃)-1/2 c(CO₃^2-)。在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶液中溶质的成分有NaCl、NaHCO₃ 、CO₂ 。
考点：本题考查的是实验探究、氧化还原反应方程式的配平、离子检验、离子浓度大小比较等。