Question

13．某学生对SO₂与漂粉精的反应进行实验探究：

操作	现象
取适量漂粉精固体，加入100mL水	部分固体溶解，溶液略有颜色
过滤，测漂粉精溶液的pH	pH试纸先变蓝，后褪色
	液面上方出现白雾； 稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色； 稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去

（1）写出C1₂和Ca（OH）₂制取漂粉精的化学方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）向水中持续通入SO₂，未观察到白雾．推测现象i的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：
a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；
b．用酸化的AgNO₃溶液检验白雾，产生白色沉淀．
①实验a目的是验证Cl₂是否存在；
②由实验a、b不能判断白雾中含有HC1，理由是与硝酸酸化的AgNO₃产生的白色沉淀也可能是Ag₂SO₄或Ag₂SO₃；
（3）将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X
①向沉淀X中加入稀HC1，无明显变化．取上层清液，加入BaC1₂溶液，产生白色沉淀．则沉淀X中含有的物质是CaSO₄
②用离子方程式解释现象iii中黄绿色褪去的原因：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-．
（4）测定漂粉精有效成分的质量分数．称取2.000g漂粉精于锥形瓶中，加水溶解，调节溶液的pH，以淀粉为指示剂，用0.2000mol•L^-1 KI溶液进行滴定，溶液出现稳定浅蓝色时为滴定终点．反应原理为：3C1O^-+I^-═3C1^-+IO₃^-IO₃^-+5I^-+3H₂O═6OH^-+3I₂
实验测得数据如下表所示．

滴定次数	1	2	3
KI溶液体积/mL	19.98	20.02	20.00

该漂白粉中有效成分的质量分数为7.15%．

Answer 1

分析 （1）Cl₂和Ca（OH）₂生成氯化钙、次氯酸钙与水；
（2）由现象可知，次氯酸钙与二氧化硫发生氧化还原反应，液面上方出现白雾，白雾中含有HCl，溶液中含氯离子
①反应中生成Cl₂，用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾中是否Cl₂，排除Cl₂干扰；
②白雾中含有SO₂，可以被硝酸氧化为硫酸，故SO₂可以使酸化的AgNO₃溶液产生白色沉淀；
（3）A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X，X为CaSO₄，与盐酸不反应，与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀；氯气与二氧化硫可发生氧化还原反应
①A瓶中混合物过滤、洗涤得沉淀X，向X中加入稀HC1，无明显变化，不含CaSO₃．取上层清液，加入BaC1₂溶液，产生白色沉淀，说明有SO₄^2-．故X中含有的物质是CaSO₄；
②iii中黄绿色褪去的原因是SO₂还原了Cl₂的原因：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-；
（4）由3ClO^-+I^-=3Cl^-+IO₃^- ①、IO₃^-+5I^-+3H₂O=6OH^-+3I₂②可知，
将方程式①+②得：ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂，由滴定实验可知，消耗KI溶液的体积为（19.98+20.02+20.00）mL×$\frac{1}{3}$=20.00mL，
先计算次氯酸钙的质量，再根据质量分数公式计算；

解答 解：（1）Cl₂和Ca（OH）₂反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，化学方程式为2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；
（2）由现象可知，次氯酸钙与二氧化硫发生氧化还原反应，液面上方出现白雾，白雾中含有HCl，溶液中含氯离子，则
a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，则没有氯气生成；
b．用酸化的AgNO₃溶液检验白雾，产生白色沉淀，沉淀可能为AgCl，也可能为Ag₂SO₄或Ag₂SO₃，
①实验a目的是验证Cl₂是否存在，
故答案为：验证Cl₂是否存在；
②由实验a、b不能判断白雾中含有HC1，理由是与硝酸酸化的AgNO₃产生的白色沉淀也可能是Ag₂SO₄或Ag₂SO₃，
故答案为：与硝酸酸化的AgNO₃产生的白色沉淀也可能是Ag₂SO₄或Ag₂SO₃；
（3）①CaSO₄与盐酸不反应，与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，则则沉淀X中含有的物质是CaSO₄，
故答案为：CaSO₄；
②氯气与二氧化硫可发生氧化还原反应，黄绿色褪去，则离子方程式解释现象iii中黄绿色褪去的原因为SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-，
故答案为：SO₂+Cl₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Cl^-； 
（4）由3ClO^-+I^-=3Cl^-+IO₃^- ①、IO₃^-+5I^-+3H₂O=6OH^-+3I₂②可知，
将方程式①+②得：ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂，由滴定实验可知，消耗KI溶液的体积为（19.98+20.02+20.00）mL×$\frac{1}{3}$=20.00mL，
设次氯酸根离子的物质的量为x，
  ClO^-+2I^-+H₂O=Cl^-+2OH^-+I₂
1mol    2mol
x       0.2000mol•L^-1×0.020L
所以x=0.002mol，
次氯酸钙的质量为：143g/mol×$\frac{1}{2}$×0.002mol=0.143g，
该漂白粉中有效成分的质量分数为 $\frac{0.143g}{2.000g}$×100%=7.15%，
故答案为：7.15%．

点评 本题考查较综合，涉及性质实验方案的设计、物质含量的测定等，把握反应原理及实验中现象分析、含量计算的关系式为解答的关键，侧重分析能力、实验能力、计算能力的综合考查，题目难度中等．