题目内容

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中发生反应的化学方程式是
 
.
(2)试剂Y是
 
;作用是
 
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(3)已知:通入一定量的氯气后,测得D中有一种常温下为黄红色的气体,其为含氯的氧化物.可以确定的是C中含有氯元素的盐只有一种,且含有NaHCO3,现对C中反应后固体的成分进行猜想和探究.
提出合理假设.
假设1:存在两种成分:NaHCO3和物质W;
假设2:存在三种成分:NaHCO3、Na2CO3和物质W.
则上述假设中物质W为
 
(填化学式).
设计方案,进行实验.请填写相应的实验步骤以及预期现象和结论.
限选实验试剂:稀H2SO4、稀HNO3、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液.
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
 


②若出现
 
(填现象和结论).
 
步骤3:向B试管中滴加
 
若溶液中出现白色沉淀,则证明含有氯元素的盐;结合步骤2中①,则假设1成立;结合步骤2中②,则假设2成立.
(4)若假设l成立,已知C中有0.1mol Cl2参加反应,推知C中反应的化学方程式为
 
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考点:探究物质的组成或测量物质的含量,氯气的实验室制法
专题:实验探究和数据处理题
分析:(1)实验室制备氯气是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水;
(2)依据装置分析,进入C之前需要吸收氯化氢气体,需要用饱和食盐水吸收;
(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,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;
(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.
解答: 解:(1)实验室制备氯气,结合装置分析可知是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气,反应的化学方程式为:4HCl(浓)+MnO2
  △  
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MnCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:4HCl(浓)+MnO2
  △  
.
 
MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)实验制备的氯气中含有杂质氯化氢气体,需要用饱和食盐水除去,
故答案为:饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液);除去氯气中的HCl气体;
(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,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;
假设一:存在NaHCO3和NaCl;
假设二:存在NaHCO3和NaCl、Na2CO3;
实验步骤预期现象和结论
步骤1: 
步骤2:BaCl2溶液①Na2CO3
②出现白色沉淀,证明固体中含Na2CO3
步骤3:足量的稀硝酸,再滴加AgNO3溶液 
故答案为:NaCl;
实验步骤预期现象和结论
步骤1: 
步骤2:BaCl2溶液①Na2CO3
②出现白色沉淀,证明固体中含Na2CO3
步骤3:足量的稀硝酸,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.
点评:本题考查了物质性质验证的实验设计,题目难度中等,掌握物质性质和实验设计的原则为解题关键,试题知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力.
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