题目内容
【题目】实验室以含有Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO
、Br－等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，流程如下：
（1）操作Ⅰ使用的试剂是____________，所用主要仪器的名称是________。
（2）加入溶液W的目的是______________。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2＋。由表中数据可知，理论上可选择的pH最大范围是____________。酸化溶液Z时，使用的试剂为__________。
开始沉淀时的pH | 沉淀完全时的pH | |
Mg2＋ | 9.6 | 11.0 |
Ca2＋ | 12.2 | c(OH－)＝1.8 mol·L－1 |
（3）实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是__________。
（4）常温下，H2SO3的电离常数Ka1＝1.2×10－2，Ka2＝6.3×10－8；H2CO3的电离常数Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11。某同学设计实验验证H2SO3的酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测两溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于___________________________。用一个化学方程式表示H2SO3酸性强于H2CO3： __________________。
【答案】四氯化碳 分液漏斗 除去溶液中的SO42- 11.0≤pH<12.2 盐酸 bd 用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等 SO2+ Na2CO3== Na2SO3+ CO2
【解析】
盐卤中首先加入氯水将溴化物氧化为溴单质，再加入萃取剂进行萃取分液，然后再蒸馏可以得到溴单质，向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去，用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+，加入氧化钙，氧化钙在上层清液中发生反应产生氢氧化钙，镁离子转化成氢氧化镁沉淀，过滤除去，过滤后，得到的溶液Z主要是氯化钙溶液，蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl2。
（1）单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，由流程图可知单质溴在下层，因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水，萃取的主要仪器是分液漏斗；
（2）加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀；分析表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全，pH大于12.2时，Ca2+开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；除杂时不能引入新的杂质；
（3）CO2的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO2气体．若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来；
（4）H2SO3和H2CO3均属于二元酸，要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱，必需使二者的浓度相同，但是用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等，所以该实验设计不正确；要检验酸性强弱，可以采用多种方法，例如利用水解原理（酸越弱相应的强碱盐就越易水解），也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验。
实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，应将混合物中的Mg2+、SO42-等离子除去，操作流程为：卤水中通入氯气，2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，由流程图可知单质溴在下层，然后再蒸馏可以得到溴单质，向溶液中加入氯化钡中可以将硫酸根离子除去，用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+，加入氧化钙，氧化钙在上层清液中发生反应产生氢氧化钙，镁离子转化成氢氧化镁沉淀，过滤除去，过滤后，得到的溶液Z主要是氯化钙溶液，蒸发浓缩冷却结晶即可得到纯净的无水CaCl2。
（1）氯气具有强氧化性，通入氯气后可以将溶液中的Br-氧化溴单质，2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，因为单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗．由流程图可知单质溴在下层，因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水，所以该试剂是CCl4；
（2）由于SO42-会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备，因此必需除去，应先加入氯化钡溶液使硫酸根离子发生反应产生硫酸钡沉淀，来除去硫酸根离子，由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全，pH大于12.2时，Ca2+开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；因为不能引入新的杂质，所以酸化溶液Z时，使用的试剂应该为盐酸；
（3）实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体，因为CO2的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO2气体．若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必须插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项b、d正确，故答案为：bd；
（4）H2SO3和H2CO3均属于二元酸，要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱，必需使二者的浓度相同，但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等（因为二者的溶解度不同），所以该实验设计不正确；要检验酸性强弱，可以采用多种方法，例如：
方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度计（或pH试纸）测两溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3；
方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3（Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水．品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3，
方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3（Na2SO3）溶液、品红溶液．品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3，故答案为：SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度不相等，不能用于比较pH。用一个化学方程式表示H2SO3酸性强于H2CO3：SO2+ Na2CO3== Na2SO3+ CO2。
