某化学活动小组设计如图所示实验装置.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:MnO2+4H++2Cl- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O．(2)写出试剂Y的名称:饱和食盐水．(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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

3．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．

（1）写出装置A中发生反应的离子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）写出试剂Y的名称：饱和食盐水．
（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NaCl．
假设二：存在三种成分：NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃．
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BaCl₂溶液	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试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液	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0.1mol 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2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O．
（5）常温下Na₂CO₃和NaHCO₃均为0.1mol/L的混合溶液中，c（OH^-）-c（H⁺）=$\frac{3}{2}$c（H₂CO₃）+$\frac{1}{2}$c（HCO₃^-）-$\frac{1}{2}$c（CO₃^2-）（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NaCl、NaHCO₃．

分析（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下生成氯气、氯化锰和水；
（2）制备氯气中含有氯化氢气体，氯化氢易溶于水，氯气在饱和食盐水中溶解度不大，需要用饱和食盐水除去氯化氢；
（3）在装置C中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（含氯氧化物）．C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃．
假设存在两种成分，为NaHCO₃和NaCl；
假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
步骤2中向A试管中滴加适量BaCl₂溶液，是检验产物中是否有Na₂CO₃；
步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl；
（4）依据氧化还原反应电子守恒计算判断氯元素化合价写出化合物化学式，依据反应物和生成物配平书写化学方程式；
（5）依据碳酸钠和碳酸氢钠溶液中存在的质子守恒表达式计算解答；
盐酸先和碳酸钠反应，生成碳酸氢钠方程式为：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，碳酸氢钠再和盐酸反应，生成CO₂
方程式为：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，完全反应后，CO₂溶于水显酸性，溶液呈中性，说明NaHCO₃（碱性）应有剩余．

解答解：（1）实验室用二氧化锰和浓盐酸制氯气，离子方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）制备氯气中含有氯化氢气体，需要用饱和食盐水除去，故答案为：饱和食盐水；
（3）①在装置C中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（含氯氧化物），C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO₃．
假设存在两种成分，为NaHCO₃和NaCl；
假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na₂CO₃，即是NaHCO₃、NaCl和Na₂CO₃．
故答案为：NaCl；NaCl；Na₂CO₃；
②步骤2中向A试管中滴加适量BaCl₂溶液，是检验产物中是否有Na₂CO₃；
步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl；
故答案为：BaCl₂溶液；过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液；
（4）C中有0.1mol Cl₂参加反应．装置C中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，若假设一成立，反应为Cl₂+Na₂CO₃→NaHCO₃+NaCl+X，依据氧化还原反应电子守恒计算判断氯元素化合价为+1价：可推知C中反应生成的含氯氧化物为Cl₂O；反应的化学方程式为：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O．
故答案为：2Cl₂+H₂O+2Na₂CO₃═2NaHCO₃+2NaCl+Cl₂O；
（5）根据质子守恒，对于Na₂CO₃溶液中：c（OH^-）=c（H⁺）+2c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-），NaHCO₃溶液中：c（OH^-）+c（CO₃^2-）=c（H⁺）+c（H₂CO₃），两者等浓度、等体积混合后，溶液中两种溶质的物质的量相等，所以，将上述两式叠加：[c（OH^-）=c（H⁺）+2c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-）]+[c（OH^-）+c（CO₃^2-）=c（H⁺）+c（H₂CO₃）]，移项，即得2c（OH^-）-2c（H⁺）=3c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-）-c（CO₃^2-），
c（OH^-）-c（H⁺）=$\frac{3}{2}$c（H₂CO₃）+$\frac{1}{2}$c（HCO₃^-）-$\frac{1}{2}$c（CO₃^2-）；
盐酸先和碳酸钠反应，生成碳酸氢钠方程式为：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，碳酸氢钠再和盐酸反应，生成CO₂
方程式为：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，完全反应后，CO₂溶于水显酸性，溶液呈中性，说明NaHCO₃（碱性）应有剩余，所以溶液中溶质的成分：NaCl、NaHCO₃；
故答案为：$\frac{3}{2}$c（H₂CO₃）+$\frac{1}{2}$c（HCO₃^-）-$\frac{1}{2}$c（CO₃^2-）；NaCl、NaHCO₃．

点评本题为综合题，考查了氯气的实验室制备、以及氯气的化学性质、离子的检验知识，盐类的水解平衡、电离平衡，题目难度中等，掌握物质性质和实验设计方法是解题关键．

练习册系列答案

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15．水的电离平衡曲线如右图所示．下列说法正确的是（　　）

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16．¹⁶O和¹⁸O是氧元素的两种核素，N_A表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的（　　）

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13．可用来鉴别己烯、四氯化碳、苯的方法是（　　）

20．进行化学实验必须注意安全，下列几种处理事故的方法正确的是（　　）
①酒精不小心洒在实验桌上，并燃烧起来，应立即用水扑灭　
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8．

硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题．
（1）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图．

	发生的主要反应
电弧炉	SiO₂+2C$\frac{\underline{\;1600-1800℃\;}}{\;}$Si+2CO↑
流化床反应器	Si+3HCl$\frac{\underline{\;250-300\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂
还原炉

①还原炉中发生主要反应的化学方程式为SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+3HCl．该工艺中可循环使用的物质为HCl和H₂（填化学式）．用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ SiC+2CO↑．
②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl₃的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和精馏（或蒸馏）．

物质	Si	SiCl₄	SiHCl₃	SiH₂Cl₂	SiH₃Cl	HCl	SiH₄
沸点/°C	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl₃极易水解，其完全水解的化学方程式为SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑．
（2）氮化硅（Si₃N₄）是一种高温结构材料，粉末状态的Si₃N₄可以由SiCl₄的蒸气和NH₃反应制取．粉末状Si₃N₄遇空气和水都不稳定．但将粉末状的Si₃N₄和适量氧化镁在230×1.01×105Pa和185°C的密闭容器中进行热处理，可以制得结构十分紧密、对空气和水都相当稳定的固体材料，同时还得到遇水不稳定的Mg₃N₂．
①由SiCl₄和NH₃反应制取Si₃N₄的化学方程式为3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．
②四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，使生成的Si₃N₄沉积在石墨表面可得较高纯度的氮化硅，该反应的化学方程式为3SiCl₄+2N₂+6H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl．
③Si₃N₄和适量氧化镁在230×1.01×105Pa和185°C的密闭容器中进行热处理的过程中，除生成Mg₃N₂外，还可能生成SiO₂物质（填化学式）．热处理后除去MgO和Mg₃N₂的方法是加足量稀盐酸过滤．

15．

硫单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用，而SO₂直接排放会对环境造成危害．
I．已知：重晶石（BaSO₄）高温缎烧可发生一系列反应，其中部分反应如下：
BaSO₄（s）+4C（s）=BaS（s）+4CO（g）△H=+571.2kJ•mol^-1
BaS（s）=Ba（s）+S（s）△H=+460kJ•mol^-1
已知：2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=+221kJ•mol^-1
则BaS（s）+S（s）+2O₂（g）=BaSO₄（s）△H=-1473.2KJ•mol^-1．
Ⅱ．SO₂的尾气处理通常有以下几种方法：
（1）活性炭还原法
反应原理：恒温恒容时2C（s）+2SO₂（g）?S₂（g）+2CO₂（g）．反应进行到不同时间测得各物质的浓度如图1：
①0-20min反应速率表示为v（SO₂）=0.03mol/（L•min）；
②30min时，改变某一条件平衡发生移动，则改变的条件最有可能是减少CO₂的浓度；
（2）亚硫酸钠吸收法
①Na₂SO₃溶液吸收SO₂的离子方程式为SO₃^2-+SO₂+H₂O=2HSO₃^-
②常温下，当吸收至NaHSO₃时，吸收液中相关离子浓度关系一定正确的是abc（填序号）
a．c（Na⁺）+c（H⁺）＞c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-）
b．c（Na⁺）=c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
c．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）
d．水电离出c（H⁺）=1×10^-5mol/L
（3）电化学处理法
①如图2所示，Pt_（1）电极的反应式为SO₂-2e^-+2H₂O=SO₄^2-+4 H⁺；
②当电路中转移0.02mole^-时（较浓H₂SO₄尚未排出），交换膜左侧溶液中约增加0.03mol离子．

12．已知某KOH样品中含水7.62%、含 K₂CO₃2.38%、含KOH90%，现将1.00g样品加入46.00mL 1.00 mol/L的盐酸中，过量的酸用1.070mol/L的KOH中和，蒸发溶剂，蒸发到无水时，可得到的固体的质量为（　　）

13．向装有乙醇的烧杯中投入一小块金属钠，下列对该实验现象的描述中不正确的是（　　）

	A．	钠块在乙醇的液面上游动		B．	钠块并不熔化
	C．	钠块沉在乙醇液面下面		D．	钠块表面有气体放出

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