题目内容

6．饱和氯水与石灰石的反应是制取较浓HClO溶液的方法之一．某《化学教育》杂志报道了如下实验研究：
实验一、定性研究：
①在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，使之充分反应，观察现象．
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；
将第三份加热，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：
（1）实验①中观察到的现象为产生少量无色气泡，碳酸钙逐渐溶解，溶液淡黄绿色消失；
（2）反应后所得的溶液漂白性增强的原因是CaCO3消耗了氯水中的HCl，使Cl2+H2O?HCl+HClO平衡向右移动，HClO浓度增大；
（3）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；
（4）实验③中产生大量无色气体的反应的离子方程式H++HCO3-=CO2↑+H2O．
实验二、定量研究：
在圆底烧瓶底部，有一用塑料网包住的过量块状碳酸钙和150mL饱和氯水，按如图所示装置实验，待不再产生气泡后，将塑料网中剩余的石灰石提出液面，密封后再加热、煮沸烧瓶中的液体，直到量筒中的气体不再增加．
请回答：
（5）为减少用装置Ⅲ收集气体过程CO2因溶解而  造成的损失，且水槽中仍然为水，请你对装置Ⅲ进行改进，最简单的方法是在导管末端再连接长导管，使导管的出口接近量筒底部．
（6）用改进后的装置进行上述实验，测得塑料网内的碳酸钙质量减少Ag，总共收集到标准状况下的CO2气体BL，发现$\frac{BL}{{{22}{.4L/mol}}}$明显小于$\frac{Ag}{100g/mol}$．若不考虑实验操作和CO2的溶解等因素造成的误差，从化学反应原理来看，导致这一大小关系的原因是碳酸钙与氯水反应生成的Ca（HCO3）2 受热时，除生成 CO2 外，还生成了CaCO3；
（7）实验后发现，装置Ⅱ中的液体增多了，其原因是从圆底烧瓶蒸出的水蒸气在广口瓶中冷凝、聚集．

分析 实验一：定性研究
（1）在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，使之充分反应，氯水中的盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体，过量碳酸钙消耗盐酸使化学平衡进行彻底，溶液颜色消失；
（2）从Cl2+H2O?HCl+HClO 平衡移动的角度分析；
（3）碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，次氯酸浓度增大，碳酸钙是过量的，和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙，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；
（3）根据有关反应判断可能的产物，实验③中产生大量无色气体是碳酸氢根离子和酸反应生成二氧化碳气体；
实验二：定量研究
（5）从二氧化碳微溶于水的角度分析；
（6）消耗的碳酸钙没有全部生成二氧化碳气体；
（7）圆底烧瓶蒸出的水蒸气在广口瓶中凝结为液体，水导致装置Ⅱ中的液体增多．

解答 解：实验一：定性研究
（1）在试管中加入过量的块状碳酸钙，再加入约20mL饱和氯水，使之充分反应，氯水中的盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体，氯水溶液颜色淡黄绿色消失，
故答案为：产生少量无色气泡，碳酸钙逐渐溶解，溶液淡黄绿色消失；
（2）CaCO3 消耗了氯水中的 HC1，使 Cl2+H2O?HCl+HClO 平衡向右移动，HClO浓度增大，反应中产生的气体为二氧化碳（氯化氢与碳酸钙反应所得），而二氧化碳溶于水呈酸性，抑制了次氯酸的电离平衡，使溶液中存在了浓度更高的次氯酸，因此将滤液滴在有色布条上，发现其比氯水的漂白性更强，
故答案为：CaCO3 消耗了氯水中的 HC1，使 Cl2+H2O?HCl+HClO 平衡向右移动，HClO浓度增大；
（3）氯气与水反应Cl2+H2O?HCl+HClO，生成HClO，因为碳酸钙是过量的，并且反应中有二氧化碳生成，
因此碳酸钙和二氧化碳和水反应生成了可溶于水的碳酸氢钙CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2，
因此第二份与稀盐酸混合Ca（HCO3）2+2HCl=CaCl2+2H2O+2CO2↑，
所以②的滤液中含有的溶质除了极少量的氯气外，还有HClO、Ca（HCO3）2、CaCl2，
故答案为：Ca（HCO3）2；
（4）实验③中产生大量无色气体是碳酸氢根离子和酸反应生成二氧化碳气体，反应的离子方程式为：H++HCO3-=CO2↑+H2O，
故答案为：H++HCO3-=CO2↑+H2O；
实验二：定量研究
（5）因二氧化碳微溶于水，并且压强越大，气体的溶解度越大，为减少因二氧化碳的溶解而导致二氧化碳的损失，可使导管的出口接近量筒底部，减小二氧化碳的溶解，
故答案为：在导管末端再连接长导管，使导管的出口接近量筒底部；
（6）因为碳酸钙是过量的，碳酸钙和二氧化碳和水反应生成了可溶于水的碳酸氢钙，受热时，除生成 CO2外，还生成了CaCO3，所以生成气体的物质的量明显小于固体的物质的量，
故答案为：碳酸钙与氯水反应生成的Ca（HCO3）2 受热时，除生成 CO2 外，还生成了CaCO3；
（7）圆底烧瓶蒸出的水蒸气在广口瓶中凝结为液体，水导致装置Ⅱ中的液体增多了，
故答案为：从圆底烧瓶蒸出的水蒸气在广口瓶中冷凝、聚集．

点评 本题考查了物质制备实验的设计分析，该题综合性较强，在定性研究中要求考生熟练掌握化学平衡移动和书写化学方程式，而在定量研究中则以简答题的形式要求考生答对和答全有关实验操作基本技术问题并进一步的思考实验现象的原因，较大程度地造成答案的难以确定和完整，题目难度较大．

练习册系列答案
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写出计算CuSO4•5H2O质量分数的表达式ω=$\frac{cmol•{L}^{-1}×b×1{0}^{-3}L×250g•mo{l}^{-1}×5}{ag}×100%$；
下列操作会导致CuSO4•5H2O含量的测定结果偏高的是c．
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11．醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如图：可能用到的有关数据如下：
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合成反应：在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸，b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃．
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙，最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g．
回答下列问题：
（1）装置b的名称是冷凝管．
（2）加入碎瓷片的作用是放暴沸；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是D（填正确答案标号）．
A．立即补加  B．重新配料  C．不需补加  D．冷却后补加
（3）分液漏斗在使用前须清洗干净并检漏；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的上口倒出（填“上口倒出”或“下口倒出”）．
（4）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是干燥．
（5）在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有C（填正确答案标号）．
A．圆底烧瓶   B．温度计   C．吸滤瓶   D．冷凝管  E．接收器
（6）本实验所得到的环己烯产率是C（填正确答案标号）．
A.41%  B.50%  C.61%  D.70%
18．1，2-二溴乙烷汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度2.18g/mL，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇，醚、丙酮等有机溶剂．在实验中可以用如图所示装置制备1，2-二溴乙烷．其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓H2SO4的混合液，试管d中装有液溴（表面覆盖少量水）．填写下列空白：
（1）写出本题中制备1，2-二溴乙烷有关的两个化学方程式．
①CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH2=CH2↑+H2O；②CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br．
（2）安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞．请写出发生堵塞时b瓶中的现象b中水面会下降，玻璃管中的水柱会上升，甚至溢出．
（3）容器c中所装的试剂是NaOH溶液，其作用是除去乙烯中带出的SO2、CO2等酸性气体杂质，以防止其杂质与溴反应．
（4）d中用冷水冷却液溴的原因是避免溴大量挥发，但又不能过度冷却（如用冰水），其原因是产品1，2-二溴乙烷的熔点低，过度冷却会凝固而堵塞导管．
15．为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过下列反应，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿（CHCl3）．CCl4+H2?CHCl3+HCl
此反应伴随有副反应，会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等．已知CCl4的沸点为77℃，CHCl3的沸点为61.2℃．
在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据（假设不考虑副反应）．
实验
序号		温度℃初始CCl4浓度
（mol•L-1）		初始H2浓度（mol•L-1）CCl4的平衡转化率
111011.2A
21101150%
310011B
（1）此反应在110℃时平衡常数为1．
（2）实验l中，CCl4的转化率A大于50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）实验3中，B的值D（选填序号）．
A．等于50%  B．大于50%    C．小于50%D．从本题资料，无法判断
（4）120℃，在相同条件的密闭容器中，分别进行H2的初始浓度为2mol•L-1和4mol•L-1的实验，测得反应消耗CCl4的百分率（x%）和生成物中CHCl3，的百分含量（y%）随时间（t）的变化关系如图（图中实线是消耗CCl4的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl3的百分含量变化曲线）．在图中的四条线中，表示H2起始浓度为2mol•L-1实验的消耗CCl4的百分率变化曲线是c（选填序号）．
16．在蒸发皿中加热蒸干下列物质的水溶液并灼烧固体，可以得到该溶质固体的是（　　）
A．氯化铜B．碳酸氢钙C．高锰酸钾D．偏铝酸钠

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