Question

12．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）装置A中发生反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）该实验装置明显存在不足之处，改进的措施为在装置D后连接以尾气处理装置
（3）已知在装置C中通入一定量的氯气后，观察到测得D中有黄红色的气体（提示：是一种氯的氧化物）．已知C中所得固体含有NaHCO₃．现对C中的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，为NaHCO₃、NaCl
假设二：存在三种成分，为NaHCO₃、Na₂CO₃、NaCl
②设计方案并实验．请在表格中写出实验步骤以及预期现象和结论．
限选试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、试管、小烧杯．

步骤	预期现象和结论
步骤1：取C中少量样品于试管中，滴加足量蒸馏水 至溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中	固体物质全部完全溶解
步骤：向A试管中滴加适量BaCl溶液	a．  如果 b．  如果
步骤：	有白色沉淀生成，C的部分有NaCl

结论：由步骤3的结论结合步骤2中的a，则假设一成立；由步骤3的结论结合步骤2中的b，则假设二成立．
若C中有0.1molCl₂恰好与10.6gNa₂CO₃反应，且假设一成立，由此可推知C中反应生成的氯的氧化物为Cl₂O（写化学式），写出C中发生反应的化学方程式2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O═2NaCl+2NaHCO₃+Cl₂O．

Answer 1

分析 （1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气、氯化锰和水；
（2）氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，图中实验装置缺少尾气处理装置；
（3）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，回答该小题时要结合最后的结论，a应为证明固体中不含Na₂CO₃，b应为证明固体中含Na₂CO₃，不能颠倒，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；
分别假设分析计算，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．

解答 解：（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气、氯化锰和水，化学方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）氯气有毒，直接排放能够引起空气污染，应进行尾气处理，所以应在装置D后连接以尾气处理装置；
故答案为：在装置D后连接以尾气处理装置；
（3）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，最后的结论：a．若无明显现象，证明固体中不含Na₂CO₃；
b．若溶液变浑浊，证明固体中含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；
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：a．若无明显现象，证明固体中不含Na₂CO₃；
B．若溶液变浑浊，证明固体中含Na₂CO₃；
步骤3：向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液；
Cl₂O； 2Cl₂+2Na₂CO₃+H₂O═2NaCl+2NaHCO₃+Cl₂O．

点评 本题考查了物质性质验证的实验设计，步骤分析判断，掌握物质性质和实验设计方法是解题关键，题目难度中等．