Question

19．某小组设计如图装置（部分夹持装置已略去），以探究潮湿的Cl₂与Na₂CO₃反应得到固体物质的成分．

（1）A中制取Cl₂的离子方程式4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（2）通入一定量潮湿的Cl₂反应后，经检测，D中只有Cl₂O一种气体，C中只含一种氯盐外，同时含有NaHCO₃等，某同学对C中所得固体残渣的成分进行探究．
①提出合理假设．
假设1：存在两种成分：NaHCO₃和NaCl；
假设2：存在三种成分：NaHCO₃和NaCl、Na₂CO₃．
②设计方案，进行实验．写出实验步骤以及预期现象和结论．
限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀HNO₃、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试管中滴加适量BaCl2溶液．	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	若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl

（3）已知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．

Answer 1

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）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；
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，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；
（3）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，反应的离子方程式为：4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：4H⁺+2Cl^-+MnO₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（2）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．
假设一：存在NaHCO₃和NaCl；
假设二：存在NaHCO₃和NaCl、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，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；

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．	无明显现象
步骤2：向A试管中滴加BaCl2溶液	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	若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl

故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
	无明显现象
	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	若溶液变浑浊，证明固体中含有NaCl

（3）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，步骤分析判断，现象分析理解，掌握物质性质和实验设计方法是解题关键，题目难度中等．